[发明专利]双网络水凝胶、双网络磁性水凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括：

(1)将含有丙烯酰胺类化合物、引发剂、交联剂和海藻酸盐的物料I，反应I，得到中间产物I；

(2)将含有中间产物I和金属源的物料II，反应II，得到所述双网络水凝胶。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应I的条件为：反应温度为20～40℃；反应时间为1～3h；

所述反应II的条件为：反应温度为40～60℃；反应时间为0.5～2h；

优选地，所述引发剂选自无机过氧化物引发剂；

所述交联剂选自分子内含有多个不饱和双键的化合物；

所述金属源选自金属Ba的可溶性盐、金属Sr的可溶性盐、金属Ca的可溶性盐中的至少一种；

所述丙烯酰胺类化合物选自丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺中的至少一种；

优选地，所述交联剂选自N,N-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯、二异氰酸酯中的至少一种；

所述金属源选自硫酸钙、氯化锶、氯化钡中的至少一种；

优选地，所述丙烯酰胺类化合物、海藻酸盐和金属源的质量比为1.1～1.83:0.13～0.31:0.04～0.06；

其中，所述金属源的质量以其含有的金属元素的质量计算；

优选地，交联剂在所述物料I中的体积含量为3-5％；

优选地，在所述物料II中，还包括促进剂；

优选地，所述促进剂选自N,N,N,N’-四甲基乙二胺；

优选地，所述步骤(1)包括：

(1-1)获得含有丙烯酰胺类化合物、引发剂和交联剂的溶液a；

(1-2)获得含有海藻酸盐的溶液b；

(1-3)将所述溶液a和溶液b混合，反应I，得到中间产物I；

所述步骤(2)包括：

(2-1)获得含有金属源和促进剂的溶液c；

(2-2)将中间产物I与溶液c混合，反应II，得到所述双网络水凝胶。

3.一种双网络水凝胶，其特征在于，所述双网络水凝胶选自根据权利要求1或2所述方法制备得到的双网络水凝胶中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的双网络水凝胶，其特征在于，所述双网络水凝胶包括第一网络结构和第二网络结构；

所述第一网络结构为丙烯酰胺类化合物共价交联形成的网络结构；

所述第二网络结构为金属离子和海藻酸盐通过离子键作用形成的网络结构；

所述第一网络结构和第二网络结构通过酰胺键连接；

聚丙烯酰胺类化合物和海藻酸盐发生化学反应形成所述酰胺键；

优选地，所述双网络水凝胶含有5～100微米的孔；

优选地，所述双网络水凝胶的拉伸强度为43～114KPa；弹性模量为57～233KPa；韧性为218～1387KJ m^-3；溶胀率为1.35～6.91。

5.一种双网络磁性水凝胶，其特征在于，所述双网络磁性水凝胶包括双网络水凝胶和Fe₃O₄磁性纳米材料；

所述Fe₃O₄磁性纳米材料位于所述双网络水凝胶的整个网络结构中；

所述双网络水凝胶选自根据权利要求1或2所述方法制备得到的双网络水凝胶、权利要求3或4所述的双网络水凝胶中的任一种。

6.根据权利要求5所述的双网络磁性水凝胶，其特征在于，Fe₃O₄磁性纳米材料在所述双网络磁性水凝胶中的质量含量为0.2～0.8％；

优选地，所述双网络磁性水凝胶的拉伸应变为19～66％；拉伸强度为0.045～0.17MPa。

7.权利要求5或6所述的双网络磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括：

(1)将含有海藻酸盐、Fe₃O₄磁性纳米材料、丙烯酰胺类化合物、引发剂、交联剂的物料III，反应III，得到中间产物II；

(2)将含有中间产物II和金属源的物料IV，反应IV，得到所述双网络磁性水凝胶。