[发明专利]一种温敏性聚合物接枝碳球复合物的制备方法

权利要求书

1.一种温敏性聚合物接枝碳球复合物的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：碳球、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基二丙烯酰胺、过硫酸铵、硫酸、硝酸、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇、去离子水、氮气，其准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷：

制备方法如下：

(1)碳球表面氧化改性

①配制混酸溶液

量取硫酸90mL±1mL、硝酸30mL±1mL，置于烧杯中，搅拌混合2min，成混酸溶液；

②超声分散，氧化改性

将碳球1g±0.001g置于烧杯中，加入混酸溶液120mL±1mL，然后将烧杯置于超声分散仪中，进行超声分散，超声波频率40KHz，超声分散时间30min，成碳球混合液；然后将烧杯移入恒温水浴加热磁力搅拌器内，在80℃下继续搅拌反应20min；

③抽滤

将氧化改性的碳球混合液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，滤膜上留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；

④洗涤、抽滤

将产物滤饼置于烧杯中，加入去离子水50mL，搅拌洗涤5min，然后在抽滤瓶上抽滤；

洗涤、抽滤重复进行三次；

⑤真空干燥

将产物滤饼置于石英容器中，然后置于干燥箱中干燥，干燥温度80℃，真空度0.09MPa，干燥时间720min，干燥后为氧化碳球C-OH；

(2)制备乙烯基功能化碳球

①配制γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷水溶液

量取γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷1.5mL±0.01mL、去离子水40mL±1mL，加入烧杯中，搅拌5min，成0.1671mol/L的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷水溶液；

②称取氧化改性碳球0.5g±0.001g，量取无水乙醇50mL±1mL、去离子水30mL±1mL，加入三口烧瓶中，搅拌5min，成混合液；

③将盛有混合液的三口烧瓶置于超声分散仪上，超声分散处理30min，超声波频率40KHz；

④将盛有混合液的三口烧瓶放入水浴磁力搅拌器内,加热温度60℃±2℃，搅拌，滴加γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷水溶液，滴加速度1.5mL/min，滴加时间26min，滴加后，搅拌反应240min；

滴加搅拌过程中将发生功能化反应，反应式如下：

式中：C-OH：          氧化碳球

      C₁₀H₁₇O₅Si：     乙烯基功能化碳球

      CH₃OH：         甲醇

⑤抽滤，将功能化反应后的混合液置于抽滤瓶的布氏漏斗中，用微孔滤膜进行抽滤，留存产物滤饼，废液抽至滤瓶中；

⑥洗涤、抽滤，将产物滤饼置于烧杯中，加入无水乙醇30mL，搅拌洗涤5min；然后用微孔滤膜进行抽滤，抽滤后得产物滤饼；

无水乙醇洗涤、抽滤重复进行三次；

⑦真空干燥，将抽滤后的滤饼置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度60℃，真空度0.09MPa，干燥时间720min，干燥后成乙烯基功能化碳球；

(3)制备温敏性聚合物接枝碳球复合物

温敏性聚合物接枝碳球复合物是在三口瓶中进行的，是在水浴、加热、氮气保护下完成的；

①配制过硫酸铵水溶液，称取过硫酸铵0.009g±0.001g，量取去离子水5mL±0.1mL，加入烧杯中，搅拌5min，成0.0000394mol/L过硫酸铵水溶液；

②称取乙烯基功能化碳球0.3g±0.001g，加入三口烧瓶中，加入去离子水45mL±1mL，然后置于水浴缸上，在水浴状态下搅拌分散，时间40min，成混合液；

然后加入单体N-异丙基丙烯酰胺0.9g±0.001g、交联剂N,N-亚甲基二丙烯酰胺0.135g±0.001g；然后向三口瓶输入氮气，氮气输入速度100cm³/min；磁子搅拌器进行搅拌，时间15min；然后开启加热器，进行加热，加热温度70℃±1℃；

将配制的引发剂过硫酸铵水溶液5mL±0.01mL，用注射器注入三口烧瓶内，继续在加热、氮气保护下反应240min；

超声分散后成碳球复合物混合液；

在制备过程中将发生化合反应，反应式如下：

式中：C₁₆H₂₈O₆SiN:温敏性聚合物接枝碳球复合物

③离心分离，将碳球复合物混合液置于离心分离管内，进行离心分离，分离转速6000r/min，分离时间10min；分离后收集沉淀物，弃去上清液；

④去离子水洗涤、抽滤

将沉淀物置于烧杯中，加入去离子水50mL，搅拌洗涤5min；

然后用微孔滤膜进行抽滤，留存产物滤饼；洗涤、抽滤重复进行五次；

⑤真空干燥，将洗涤、抽滤后的产物滤饼置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥；干燥温度80℃，真空度0.09MPa，干燥时间720min，干燥后为温敏性聚合物接枝碳球复合物；

(4)检测、分析、表征

对制备的温敏性聚合物接枝碳球复合物的形貌、色泽、化学物理性能进行检测、分析、表征；

用场发射扫描电镜进行形貌分析；

用红外光谱仪进行表面接枝聚合物分析；

结论：温敏性聚合物接枝碳球复合物为黑色球形粉体颗粒，颗粒直径≤400nm，产物纯度98％，复合物相转变温度为39℃；

(5)产物储存

对制备的温敏性聚合物接枝碳球复合物粉体颗粒储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光保存，要防水、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。

2.根据权利要求1所述的一种温敏性聚合物接枝碳球复合物的制备方法，其特征在于：温敏性聚合物接枝碳球复合物是在三口烧瓶中进行的，是在水浴、加热、氮气保护下完成的；

水浴缸为立式，在水浴缸(2)的下部为电控箱(1)，在水浴缸(2)的上部为三口烧瓶(3)，并由固定架(5)固定，水浴缸(2)内为水浴水(4)，水浴水(4)要淹没三口烧瓶体积的4/5；在三口烧瓶(3)上部由左至右设置进气管(6)、滴液漏斗(7)及控制阀(8)、水循环冷凝管(9)及进水口(10)、出水口(11)、出气口(12)，三口烧瓶(3)内底部设有磁子搅拌器(21)，三口烧瓶内为碳球复合物混合液(22)、氮气管(23)；在水浴缸(2)左部设有氮气瓶(13)，氮气瓶(13)上部连接氮气管(14)、氮气阀(15)，并通过进气管(6)向三口烧瓶(3)内输入氮气(23)；在电控箱(1)上设有显示屏(16)、指示灯(17)、电源开关(18)、加热温度控制器(19)、加热时间控制器(20)。