【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水凝膠，具體涉及一種納米粒子、多功能水凝膠及其制備與應用。
技術介紹
1、公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
2、水凝膠因其獨特的物理化學性質而受到廣泛關注。水凝膠是一種親水性聚合物網絡，能夠吸收大量的水分或生物液體，并保持其三維結構。這種材料在藥物傳輸、組織工程、柔性電子設備以及顯示技術等多個領域展現出巨大的應用潛力。
3、同時具備高韌性、隔熱性和熒光特性的水凝膠對于滿足現代復雜應用需求具有重要意義。高韌性賦予材料在機械應力下的穩定性和可靠性，適用于組織工程、柔性電子和高應力環境；隔熱性增強了其在極端溫度條件下的適應性，例如在航空航天、低溫保護和儲能設備中防止熱損失；熒光特性則為其提供了實時監測、可視化和智能響應功能，可用于生物成像、環境檢測和信息加密等領域。這種多功能性能的結合，不僅拓展了水凝膠的應用場景，還顯著提升了其能源利用效率和長期穩定性，滿足了智能醫療、能源管理、柔性器件等領域對多任務綜合性能的迫切需求。
4、然而，傳統水凝膠材料存在一些固有的缺陷，如機械強度較低、溫度敏感性和光學性能不佳等，這些問題限制了它們在某些特定領域的應用范圍。
5、近年來，關于提高水凝膠韌性、增強其隔熱效果以及賦予熒光性質的研究取得了顯著進展。1、提高韌性方面，傳統水凝膠易于脆裂，限制了其在承受機械應力條件下的應用。研究中有以雙網絡水凝膠（dn?hydrogel
6、總體而言，目前對水凝膠韌性、隔熱效果和熒光性質的研究已經進入多功能復合設計階段，但是部分市場產品采用有機-無機復合的方式增強水凝膠的韌性和溫度適應性，但由于無機材料在復合過程中容易導致水凝膠的透明性下降，且復合材料的相容性較差，最終導致柔性和耐久性不佳。此外，復合材料的制備復雜、成本高，在應用推廣上存在障礙。
技術實現思路
1、為了解決現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種納米粒子、多功能水凝膠及其制備與應用。該納米粒子基于聚乙二醇（peg）鏈段改性倍半硅氧烷（poss）制備而成，并在peg鏈段末端接枝1至8個i2959(2-羥基-4’-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮)分子，進而基于該納米粒子形成了一種寬溫強韌熒光水凝膠。本專利技術提供了一種創新型水凝膠材料，通過引入并合成一種新型納米粒子，顯著提升了水凝膠的隔熱性、熒光特性及機械性能。
2、為了實現上述目的，本專利技術的技術方案為：
3、第一方面，本專利技術提供了一種納米粒子，所述納米粒子由倍半硅氧烷和聚乙二醇鏈段連接組成，且所述聚乙二醇鏈段的末端接枝2-羥基-4′-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮（i2959）。
4、優選的，聚乙二醇的分子量為200-3500，優選為300-500。
5、本專利技術采用的是倍半硅氧烷（poss），而其他常見的用于增韌的納米材料包括二氧化硅、碳納米管、納米caco3的粒子尺寸與水凝膠之間缺乏良好的相容性和增韌效果或者不具備光學透明性。
6、本專利技術采用的是聚乙二醇（peg），peg良好性質本身具有良好的生物相容性，長鏈段帶來的柔韌性，且羥基基團活性高，易于改性。
7、第二方面，本專利技術提供了上述納米粒子的制備方法，包括以下步驟：
8、（1）以倍半硅氧烷（poss）和丙烯基聚乙二醇羥基（allyl-peg-oh）為原料，加入催化劑反應，得到聚乙二醇改性倍半硅氧烷產物（poss-peg-oh）；
9、（2）所述聚乙二醇改性倍半硅氧烷產物（poss-peg-oh）和1-（4-（2-（3-溴-2-羥基丙氧基）乙氧基）苯基）-2-甲基苯丙酮（i2959-br）混合，加入碳酸鉀和冠醚，反應后萃取得到納米粒子。
10、在一個或多個實施例中，步驟（1）中，倍半硅氧烷（poss）、丙烯基聚乙二醇羥基（allyl-peg-oh）和催化劑的比例為(1-2g):?(5-6?g):(200-300?μl)。
11、優選的，所述催化劑為鉑催化劑，鉑催化劑為鉑(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，其濃度為1-3%的二甲苯溶液。
12、優選的，步驟（1）中，倍半硅氧烷（poss）和丙烯基聚乙二醇羥基（allyl-peg-oh）溶于有機溶劑中。其中，所述有機溶劑為無水甲苯。倍半硅氧烷（poss）和有機溶劑的質量體積比為1:?(50-100)。
13、在一個或多個實施例中，步驟（1）中，所述加入催化劑反應為，室溫攪拌12-36?h，優選為20-26?h。
14、在一個或多個實施例中，步驟（1）中，加入催化劑反應完成后，加入有機溶劑以及活性炭，攪拌、過濾、除去有機溶劑、干燥得到聚乙二醇改性倍半硅氧烷產物（poss-peg-oh）。其中，所述有機溶劑為chcl3；干燥條件為60~80℃干燥12-24?h。
15、在一個或多個實施例中，步驟（2）中，所述1-（4-（2-（3-溴-2-羥基丙氧基）乙氧基）苯基）-2-甲基苯丙酮（i2959-br）的制備方法為：將2-羥基-4′-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮（i2959）溶于有機溶劑，加熱，向其中加入催化劑和環氧溴丙烷（bch）反應，除去未反應的環氧溴丙烷（bch）和有機溶劑，得到1-（4-（2-（3-溴-2-羥基丙氧基）乙氧基）苯基）-2-甲基苯丙酮（i2959-br）。
16、其中，所述有機溶劑為無水乙醇。所述催化劑為醚合三氟化硼。加熱溫度為50-60℃。加入催化劑時，分兩次加入；加入催化劑后，緩慢滴加環氧溴丙烷（bch）。反應時間為1-5h，優選為1-3?h。
17、2-羥基-4′-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮（i2959）、有機溶劑、催化劑、環氧溴丙烷（bch）的加入量的比例為(4-5?g):本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種納米粒子，其特征在于，所述納米粒子由倍半硅氧烷和聚乙二醇鏈段連接組成，且所述聚乙二醇鏈段的末端接枝2-羥基-4′-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
2.根據權利要求1所述的納米粒子，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量為200-3500。
3.一種權利要求1或2所述的納米粒子的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.?根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，倍半硅氧烷、丙烯基聚乙二醇羥基和催化劑的比例為(1-2?g):?(5-6?g):(200-300?μL)；?所述催化劑為鉑催化劑，鉑催化劑為鉑(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，其濃度為1-3%的二甲苯溶液；加入催化劑反應時，在室溫下攪拌12-36?h；
5.?根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，?聚乙二醇改性倍半硅氧烷產物和1-(4-(2-(3-溴-2-羥基丙氧基)乙氧基)苯基)-2-甲基苯丙酮的摩爾比為1:(1-8)；
6.一種權利要求1或2所述的納米粒子或權利要求3-5任一項所述制備方法得到的納米
7.一種多功能水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.一種多功能水凝膠，由權利要求7所述制備方法制備得到。
9.根據權利要求8所述的多功能水凝膠，其特征在于，在紫外光激發下，所述多功能水凝膠發射出波長為350-450nm的亮藍色熒光。
10.一種權利要求9所述的多功能水凝膠在藥物傳輸、組織工程和顯示領域中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種納米粒子，其特征在于，所述納米粒子由倍半硅氧烷和聚乙二醇鏈段連接組成，且所述聚乙二醇鏈段的末端接枝2-羥基-4′-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮。
2.根據權利要求1所述的納米粒子，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量為200-3500。
3.一種權利要求1或2所述的納米粒子的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.?根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，倍半硅氧烷、丙烯基聚乙二醇羥基和催化劑的比例為(1-2?g):?(5-6?g):(200-300?μl)；?所述催化劑為鉑催化劑，鉑催化劑為鉑(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，其濃度為1-3%的二甲苯溶液；加入催化劑反應時，在室溫下攪拌12-36?h；...
【專利技術屬性】
技術研發人員：遲虹，許梅華，
申請(專利權)人：齊魯工業大學山東省科學院，
類型：發明
國別省市：
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