[发明专利]一种强酸型水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种强酸型水凝胶及其制备方法，属于精细化工领域。本发明强酸型水凝胶由强酸溶液与N‑烷基吡咯烷酮组成。本发明利用N‑烷基吡咯烷酮可有效的改变强酸溶液的物理形态，形成一种强酸型水凝胶。本发明制备过程简单，制得的水凝胶可以长期稳定保存，毒性低，对环境和生物安全性高，可广泛应用于厕所洗涤，或其他需要强酸的清洗场所，易于运输，有利于装载强酸的容器的金属缓蚀。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，尤其是指一种强酸型水凝胶及其制备方法。

背景技术

N-烷基吡咯烷酮具有五元环内酰胺结构，是生物质平台分子如丁内酯、乙酰丙酸、谷氨酸等的重要衍生物，用作超级溶剂、皮肤保湿剂、表面活性剂及聚合物材料，也是润湿剂、清洁剂、香波增稠剂、染发烫发调理剂的主要成分。但是，当N-烷基吡咯烷酮的烷基碳数大于6后不易形成胶束等类似的聚集体，水溶性较低，容易从水溶液中析出。在实际使用中，发现长链烷基吡咯烷酮在一些强酸如H₂SO₄、HNO₃、HCl等水溶液中的水溶性明显改善，表现出阳离子表面活性剂的性质，而且易形成胶束等类似的聚集体。

一定浓度的溶液或溶胶，在适当条件下，粘度逐渐增大，最后失去流动性，整个体系变成一种外观均匀，并保持一定形态的弹性半固体，这种弹性半固体称为凝胶。小分子凝胶通过非共价键相互作用(如：氢键、范德华力、π-π堆积等)形成特殊的三维网状结构，在生物技术和生物医学领域，个人护理品、纺织、污水处理、金属缓蚀与防锈中都有着广泛的应用，由表面活性剂小分子依靠分子间非共价相互作用，如静电相互作用、氢键、疏水相互作用、范德华力等驱动形成的水凝胶由于其生物相容性强且易降解逐渐成为科研工作者的研究热点。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中关于强酸大多以溶液形式存在，未发现以凝胶的状态参与人们的日常生活。本发明目的是利用N-烷基吡咯烷酮使得强酸形成一种水凝胶。该非离子表面活性剂有良好的生物相容性，降解性，温和性，吡咯烷酮杂环的引入通常会减少化合物的毒性，对皮肤刺激性小，与强酸形成水凝胶，可方便强酸的运输，以及可广泛应用于厕所洗涤，或其他需要强酸的清洗场所，有利于装载强酸的容器的金属缓蚀。

一种强酸型水凝胶，所述水凝胶由强酸溶液与N-烷基吡咯烷酮组成，其中所述N-烷基吡咯烷酮结构式为：

其中，R为C₁₂-C₂₀烷基。

进一步的，所述强酸溶液相对N-烷基吡咯烷酮的体积分数为40％～100％。

进一步的，所述强酸溶液为无机强酸。

进一步的，所述无机强酸是浓盐酸或浓硫酸中的至少一种。

进一步的，所述浓盐酸浓度为36-38wt％；浓硫酸浓度为95-98wt％。

进一步的，R为正十二烷基、正十六烷基或正十八烷基。

一种所述的强酸型水凝胶的制备方法，将N-烷基吡咯烷酮滴加于强酸溶液中，然后静置，即得所述强酸型水凝胶。

进一步的，强酸溶液逐滴加入到N-烷基吡咯烷酮中，滴加速度为：2-10秒/滴。

进一步的，强酸溶液逐滴加入到N-烷基吡咯烷酮中，滴加速度为：5-6秒/滴。

进一步的，所述静置操作为0-35℃下静置2-10min。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明凝胶是通过N-吡咯烷酮与强酸形成了氢键，N-十二烷基-2-吡咯烷酮(C12P)等这些长链N-吡咯烷酮可以形成凝胶，碳链长度更长，在溶液体系中更容易形成三维网状结构纠缠在一起，导致体系的粘度增加，进一步得到了凝胶。