[实用新型]一种用于pH/温度双重响应性纳米水凝胶的合成装置

说明书

技术领域

本实用新型是用于一种pH/温度双重响应性纳米水凝胶的合成装置。

背景技术

智能水凝胶具有非常独特的刺激响应性，被广泛应用于药物控制释放、生物物质分离、化学传感器等各个领域，而具有温度响应性、pH响应性和pH/温度双重响应性的水凝胶是应用最为广泛、研究者最感兴趣的智能水凝胶。因此，对合成这种pH/温度双重响应性纳米水凝胶的实验装置的研究意义同样重大。

目前已授权专利中基本都是基于工业生产并且只针对单一的反应釜或是回收装置的设计或改进，例如申请号为200720159897.8的中国专利中所涉及的乳液聚合过程精细控制反应试验装置，但是还没有实验室合成的相关专利授权。

发明内容

本实用新型所需要解决的技术问题是提供一种用于pH/温度双重响应性纳米水凝胶的合成装置，即反应过程中主反应体系的持续的氮气保护和反应过程中的加料系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种pH/温度双重响应性纳米水凝胶的合成装置，其特征在于，包括主反应体系、加料体系、恒温控温系统和氮气系统，主反应体系置于恒温控温系统中，主反应体系连接加料体系和氮气系统。

优选地，所述的主反应体系包括固定连接铁架台的三口圆底烧瓶，三口圆底烧瓶内设有磁力搅拌子和温度计，三口圆底烧瓶设于磁力搅拌器上。

优选地，所述的恒温控温系统包括水浴锅，水浴锅连接数显控温装置，数显控温装置连接直流稳压稳流电源。

优选地，所述的加料体系包括分液漏斗及其瓶塞。

优选地，所述的气体循环系统包括氮气瓶、胶皮管和烧杯，氮气瓶经由胶皮管连接主反应体系，主反应体系经由胶皮管连接烧杯。

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型设备简单，操作方便，容易控制反应条件，通过调节氮气流速即可保证主反应器的无氧状态，连续加料漏斗的设置又保证了反应过程中的密闭隔氧，使实验准确度和精确度提高。

附图说明

图1为pH/温度双重响应性纳米水凝胶的合成装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例，进一步阐明本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例

如图1所示，为pH/温度双重响应性纳米水凝胶的合成装置结构示意图，所述的pH/温度双重响应性纳米水凝胶的合成装置包括主反应体系、加料体系、恒温控温系统和氮气系统，主反应体系置于恒温控温系统中，主反应体系连接加料体系和氮气系统。

所述的主反应体系包括固定连接铁架台的三口圆底烧瓶4，三口圆底烧瓶4内设有磁力搅拌子。所述的恒温控温系统包括水浴锅8，水浴锅8连接数显控温装置2，数显控温装置2连接直流稳压稳流电源。三口圆底烧瓶4置于水浴锅8中，水浴锅8设于磁力搅拌器上。所述的加料体系包括分液漏斗5及其瓶塞。分液漏斗5与三口圆底烧瓶4的一个口连接，所述的气体循环系统包括氮气瓶3、胶皮管和烧杯6，氮气瓶3经由胶皮管连接三口圆底烧瓶4，三口圆底烧瓶4经由胶皮管连接烧杯6。

使用上述装置，可以成功制备出pH/温度双重敏感性纳米水凝胶，以NIPAM(N-异丙基丙烯酰胺)和MAA(甲基丙烯酸)为主要原料，采用无皂乳液聚合方法为例加以说明。具体制备方法为：

(一)、配制一定质量分数的HPC(羟丙基纤维素)均相溶液；

(二)、取适量HPC水溶液溶于定量去离子水中，放入三口圆底烧瓶4中，加入MAA(甲基丙烯酸)、BIS(N，N-亚甲基双丙烯酰胺)交联剂混合均匀，一定温度下磁力搅拌15min，通过分液漏斗5加入APS(过硫酸钾)引发剂，40min后通过分液漏斗5加入TMEDA(四甲基乙二胺)加速剂，以上过程均保持N₂的持续畅通；

(三)、上述体系由无色透明变为浅蓝色后停止反应，即完成PMAA纳米水凝胶的合成，将合成的PMAA纳米水凝胶放入透析袋透析一周，即完成；

(四)、将上述透析好的PMAA纳米水凝胶用盐酸调节pH＝3.0，放入三口圆底烧瓶4，加入NIPAM和交联剂BIS，N₂环境下反应40min，通过分液漏斗5加入APS、TMEDA在28℃反应3h，反应过程中均保持氮气持续畅通；

(五)、将合成出的产品透析即得pH/温度双重响应性水凝胶。

不难发现，本实用新型通过调节数显恒温水浴锅的温度可以研究不同温度下合成的pH/温度响应性水凝胶性能，通过调节原料比例可以研究不同原料对pH/温度响应性水凝胶性能的影响，并且实验过程中N2的持续流通可以保证实验过程中免受氧气等气体的干扰。综上所述，本实用新型具有设计合理、结构清晰、操作简便、应用广泛等特点。