本技术介绍了一种制备温度敏感型UiO-66-NH2复合水凝胶的方法及其应用,属于高分子复合材料技术领域。该方法利用UiO-66-NH2金属有机框架和N-异丙基丙烯酰胺作为主要原料,制备出具有温度响应性的复合水凝胶,可广泛应用于智能材料领域。
背景技术
水凝胶是一种具有立体三维网络结构的新型功能高分子材料,具有可以调节的物理和化学性质,由于其本身含有大量的如羧基和羟基等的亲水性基团和具有良好的孔隙结构,使得水凝胶材料吸水保水和吸附等方面显示出巨大的优势。此外,水凝胶的合成也较为简单,具有水溶性的高分子通过化学或物理交联后,都可以形成水凝胶。水凝胶材料的组成成分和结构形式可以通过对合成材料和官能团的调节来获得各种功能化的水凝胶。
金属有机框架MOFs材料具有高孔隙率、结构可调和超大比表面积等优良特性,在许多领域有着广泛的应用前景。然而,MOFs材料的一些缺点限制了其进一步的发展。例如,部分MOFs材料的化学稳定性较差,制得的MOFs通常为固体粉末导致其容易团聚从而降低活性。将MOFs材料与其他功能材料相结合构建成复合材料可有效解决这一问题,还可通过两种材料间的协同作用产生单一材料所不具备的新性质。
因此,将MOFs与水凝胶结合的思路引起了研究者的广泛关注。MOFs颗粒具有结合亲水性分子的有效位点,能够在整个水胶凝胶转变过程中与水凝胶结合,增强水凝胶的机械性能,同时有效避免了MOFs的缺点。
温度响应性水凝胶是一种能够敏锐感知外界温度波动并作出响应行为的智能响应水凝胶,在智能窗、生物医学和流体开关等方面具有广阔的应用前景。N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)是研究最广泛的温度响应水凝胶之一,其低临界溶解温度(LCST)约为32℃,分子内同时存在亲水的酰胺基和疏水的异丙基。温度高于LCST时,水凝胶处于收缩状态,低于LCST时,水凝胶处于溶胀状态。
实现思路