【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請屬于凝膠聚合，具體涉及一種基于氧化還原引發(fā)體系的定時(shí)自由基聚合方法及水凝膠。
技術(shù)介紹
1、水凝膠是由親水性聚合物鏈通過物理或化學(xué)交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)，被廣泛運(yùn)用于多種領(lǐng)域。單體的乳液聚合是通過化學(xué)交聯(lián)制備水凝膠的重要途徑，可通過不同的引發(fā)體系完成，如光引發(fā)體系、熱引發(fā)體系、氧化還原引發(fā)體系等。其中氧化還原引發(fā)體系通過電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成中間產(chǎn)物自由基，活化能大大降低，可實(shí)現(xiàn)常溫聚合，同時(shí)提高了引發(fā)劑分解速率和反應(yīng)速率。引發(fā)體系的選擇十分重要，目前水凝膠的制備往往存在工藝復(fù)雜不可控，聚合效率低，水凝膠性能差，無法滿足使用等問題，而不同的引發(fā)體系往往影響水凝膠聚合效果與反應(yīng)特性。而對于液晶等各向異性水凝膠的聚合，往往面臨自組裝結(jié)構(gòu)破壞，膠凝化失敗等問題，必須選擇可與之相容的引發(fā)體系。一個(gè)穩(wěn)定性高、與其他物質(zhì)相容性好、可控性強(qiáng)、可適用于多種單體聚合的引發(fā)體系，更能適應(yīng)水凝膠的工業(yè)大規(guī)模制備。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請的目的在于提供一種基于氧化還原引發(fā)體系的定時(shí)自由基聚合方法及水凝膠，通過簡單的工藝制備得到的水凝膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)均勻，具有結(jié)構(gòu)和性能的高穩(wěn)定性、良好的抗壓彈性，以解決現(xiàn)有技術(shù)中水凝膠的制備存在工藝復(fù)雜不可控，聚合效率低，水凝膠性能差，無法滿足使用，且對于一些各向異性水凝膠缺乏高相容性聚合體系的問題。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請第一方面提供了一種基于氧化還原引發(fā)體系的定時(shí)自由基聚合方法，包括：
3、將反應(yīng)溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和還原劑混合均勻，得到混合物；
4、向所述混合物中通入惰性氣體以去除氧氣，之后加入氧化劑混合均勻后靜置，在特定時(shí)間后開始聚合反應(yīng)而形成水凝膠，所述特定時(shí)間與所述還原劑和氧化劑的摩爾比關(guān)聯(lián)。
5、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述還原劑為硫脲，所述氧化劑為過氧化氫叔丁醇，所述反應(yīng)溶劑為水或液晶。
6、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述液晶包括氧化石墨烯液晶、纖維素液晶、甲殼素液晶和甲殼素液晶中的一種或多種組合。
7、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述將反應(yīng)溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和還原劑混合均勻的步驟之前還包括：
8、確認(rèn)反應(yīng)溫度、聚合單體的濃度、硫脲或過氧化氫叔丁醇的濃度；
9、構(gòu)建模型，所述模型用于描述在目標(biāo)反應(yīng)溫度和目標(biāo)量的聚合單體下，硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比與聚合開始時(shí)間的映射關(guān)系；
10、將預(yù)期的聚合開始時(shí)間輸入所述模型，得到硫脲和過氧化氫叔丁醇的目標(biāo)摩爾比，之后按比例稱取反應(yīng)溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑、硫脲和過氧化氫叔丁醇。
11、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述映射關(guān)系包括：當(dāng)所述硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比在0.13～2.55之間變化時(shí)，所述硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比與聚合開始時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。
12、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述反應(yīng)溫度為室溫，所述聚合單體的摩爾濃度為1.41mol/l；所述過氧化氫叔丁醇的摩爾濃度為30.96mmol/l，所述映射關(guān)系包括：當(dāng)所述硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比由0.13線性增大至2.55時(shí)，聚合開始時(shí)間由83min線性縮短至2min。
13、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述將反應(yīng)溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和硫脲混合均勻的步驟具體為：
14、將反應(yīng)溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和硫脲渦旋混合均勻，之后超聲去除氣泡。
15、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?，所述惰性氣體的通入時(shí)間為0.5～1.5min。
16、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請第二方面提供了一種采用上述任一實(shí)施方式所述的定時(shí)自由基聚合方法制備得到的水凝膠。
17、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述水凝膠的硬度與聚合開始時(shí)間呈反比。
18、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述反應(yīng)溶劑為液晶，所述水凝膠表現(xiàn)出液晶的各向異性有序結(jié)構(gòu)，且液晶結(jié)構(gòu)完整保留在聚合物基質(zhì)中。
19、區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本申請的有益效果是：
20、本申請的定時(shí)自由基聚合方法反應(yīng)溫和，可控性高，聚合引發(fā)效率高，交聯(lián)均勻可控，制備的水凝膠具有高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，良好的抗壓彈性及形狀恢復(fù)能力，能夠作為工業(yè)生產(chǎn)水凝膠的通用方法；
21、本申請的引發(fā)體系相容性高，不破壞液晶結(jié)構(gòu)，可在避光、常溫下實(shí)現(xiàn)多種各向異性水凝膠如液晶復(fù)合水凝膠的制備；
22、本申請自由基聚合方法通過調(diào)控引發(fā)劑比例可調(diào)整聚合開始時(shí)間，實(shí)現(xiàn)定時(shí)聚合，且水凝膠的硬度可調(diào)，能夠滿足工業(yè)中對于乳液聚合時(shí)間、凝膠性能的不同要求；
23、本申請自由基聚合方法適用于多種水溶性缺電子類乙烯基單體的乳液聚合。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于氧化還原引發(fā)體系的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述還原劑為硫脲，所述氧化劑為過氧化氫叔丁醇，所述反應(yīng)溶劑為水或液晶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述液晶包括氧化石墨烯液晶、纖維素液晶和甲殼素液晶中的一種或多種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述將反應(yīng)溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和還原劑混合均勻的步驟之前還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述映射關(guān)系包括：當(dāng)所述硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比在0.13～2.55之間變化時(shí)，所述硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比與聚合開始時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述反應(yīng)溫度為室溫，所述聚合單體的摩爾濃度為1.41mol/L；所述過氧化氫叔丁醇的摩爾濃度為30.96mmol/L，所述映射關(guān)系包括：當(dāng)所述硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比由0.13線性增大至2.55時(shí)，聚合開始時(shí)間由83min線性
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述將反應(yīng)溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和硫脲混合均勻的步驟具體為：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?，所述惰性氣體的通入時(shí)間為0.5～1.5min。
9.一種采用權(quán)利要求1至8任一所述的定時(shí)自由基聚合方法制備得到的水凝膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水凝膠，其特征在于，所述水凝膠的硬度與聚合開始時(shí)間呈反比；和/或，
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于氧化還原引發(fā)體系的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述還原劑為硫脲，所述氧化劑為過氧化氫叔丁醇，所述反應(yīng)溶劑為水或液晶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述液晶包括氧化石墨烯液晶、纖維素液晶和甲殼素液晶中的一種或多種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述將反應(yīng)溶劑、聚合單體、交聯(lián)劑和還原劑混合均勻的步驟之前還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定時(shí)自由基聚合方法，其特征在于，所述映射關(guān)系包括：當(dāng)所述硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比在0.13～2.55之間變化時(shí)，所述硫脲和過氧化氫叔丁醇的摩爾比與聚合開始時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定時(shí)自...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許玲焱，王佩璽，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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