[发明专利]一种采用氮掺杂碳纳米管填充的水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种采用氮掺杂碳纳米管填充的水凝胶及其制备方法，该方法包括以下步骤：将氢键受体化合物、氢键供体化合物和交联剂混合后在油浴中搅拌至透明澄清的液体，得到深共晶溶剂液体；在35℃以上的温度下向深共晶溶剂液体中先后加入引发剂和氮掺杂碳纳米管，搅拌均匀以形成混合物溶液，然后将形成的混合物溶液转移到管型反应器中，采用热源对反应器加热引发聚合反应，热引发反应开始后，撤离热源，直到整个反应器内的液体全部转化为聚合物凝胶；将聚合物凝胶先用蒸馏水浸泡洗涤，再经冷冻干燥，得目标氮掺杂碳纳米管填充的水凝胶。本发明通过填充少量的具有普遍适用性的氮掺杂碳纳米管，增加前端聚合的反应速率，从而快速制备目标水凝胶。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶的快速制备方法，尤其涉及一种采用氮掺杂碳纳米管填充的水凝胶及其快速制备方法。

背景技术

目前通常利用深共晶溶剂(Deep eutectic solvent，简称DES)制备水凝胶，以提高其制备速度。共晶溶剂主要由氢键供体(多元醇，尿素和羧酸)和氢键受体(季铵盐类，如氯化胆碱等)组成二元和三元体系的共晶溶剂，共晶溶剂最显著的物理性质就是溶剂熔点的降低。

采用深共晶溶剂(DES)快速制备水凝胶的方法有以下四种，但是都存在不同的缺陷，以下进行说明。

第一种：通过改变氢键受体(HBA)的种类来提高速度，因为不同种类的氢键供体含有的官能团种类不一，可以使得反应过程有所区别，但是氢键受体种类繁多，难以挑选；

第二种：通过增加交联剂-N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的含量来提高速度，因为增加交联密度，可以提高聚合速率，但是N,N-亚甲基双丙烯酰胺保存环境苛刻，且这种方法需要消耗更多药品。

第三种：通过增加引发剂-过硫酸钾(KPS)的含量，促进高分子链的合成，从而提高速度，但是过硫酸钾对人体有害，且这种方法需要消耗更多药品。

第四种：通过改变聚合反应的类型，例如磁热前端聚合、激光诱导等，使反应加快发生，但是该方法所使用的设备仪器冗杂昂贵，操作起来也较为困难。

综上可知，现有采用深共晶溶剂(DES)制备水凝胶，若想提高反应速度，要么需要耗费很大的精力去挑选药品，要么需要花费更多的原料，要么所使用的设备仪器冗余昂贵、操作困难。因此，有必要研究一种新的方法，它可以在利用较少以及普遍的药品、在借用较少的实验仪器的前提下，快速制备一种功能型的水凝胶，为后人在医学界中的应用提供借鉴。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用氮掺杂碳纳米管填充的水凝胶及其快速制备方法，它通过填充少量的具有普遍适用性的氮掺杂碳纳米管，增加前端聚合的反应速率，从而快速制备目标水凝胶。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种采用氮掺杂碳纳米管填充的水凝胶制备方法，包括以下步骤：将氢键受体化合物、氢键供体化合物和交联剂混合后在70～100℃的油浴中搅拌至透明澄清的液体，得到深共晶溶剂液体；在35℃以上的温度下向深共晶溶剂液体中先后加入引发剂和氮掺杂碳纳米管，搅拌均匀以形成混合物溶液，然后将形成的混合物溶液转移到管型反应器中，采用热源对反应器加热引发聚合反应，热引发反应开始后，撤离热源，直到整个反应器内的液体全部转化为聚合物凝胶；将聚合物凝胶先用蒸馏水浸泡洗涤，再经冷冻干燥，即得目标氮掺杂碳纳米管填充的水凝胶。

按上述技术方案，所述氮掺杂碳纳米管的质量占深共晶溶剂液体总质量的0.2％～1.0％。

按上述技术方案，所述氢键供体化合物、氢键受体化合物的摩尔比为(2～3)：1，所述交联剂的质量占深共晶溶剂液体总质量的0.5％～1％。

按上述技术方案，所述氢键供体化合物为丙烯酸和/或丙烯酰胺。

按上述技术方案，所述丙烯酸占氢键供体化合物总质量的一半以上。