一种剪切增稠水凝胶及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107383381A(43)申请公布日2017.11.24(21)申请号201710569674.7(22)申请日2017.07.13(71)申请人南方科技大学地址518000广东省深圳市南山区西丽学苑大道1088号(72)发明人蒋伟柯华杨留攀(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋(51)Int.Cl.C08G83/00(2006.01)B01J13/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种剪切增稠水凝胶及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种剪切增稠水凝胶及其制备方法和应用，所述剪切增稠水凝胶由轮烷与金属离子在水溶液中配位交联得到，所述轮烷由带有四个羧基的主体分子穿线到PEG链上得到，所述轮烷的结构如式I所示。本发明通过带有四个羧基的主体分子穿线到PEG链上得到的轮烷上的多级和金属离子形成可逆的配位作用，形成胶连点，从而形成水凝胶，由于具有可逆的配位键，对剪切力具有响应，具有剪切增稠性，在剪切增稠材料等领域具有很好的应用前景。CN107383381ACN107383381A权利要求书1/1页1.一种剪切增稠水凝胶，其特征在于，所述剪切增稠水凝胶由轮烷与金属离子在水溶液中配位胶连得到，所述轮烷由带有四个羧基的主体分子穿线到PEG链上得到，所述轮烷的结构如下式I所示：其中代表PEG链，为主体分子。2.根据权利要求1所述的剪切增稠水凝胶，其特征在于，所述PEG的分子量大于等于50万。3.根据权利要求1或2所述的剪切增稠水凝胶，其特征在于，所述剪切增稠水凝胶中，主体分子与PEG的质量比为1:20-1:30。4.根据权利要求1-3中任一项所述的剪切增稠水凝胶，其特征在于，所述剪切增稠水凝胶中式I所示轮烷的浓度大于等于0.5％。5.根据权利要求1-4中任一项所述的剪切增稠水凝胶，其特征在于，所述轮烷上的主体分子与金属离子的摩尔比为2:1-1:10。6.根据权利要求1-5中任一项所述的剪切增稠水凝胶，其特征在于，所述金属离子为铜离子、锌离子或稀土离子，优选铜离子和/或锌离子。7.根据权利要求1-5中任一项所述的剪切增稠水凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法为：将主体分子和PEG加入水中，搅拌，而后加入金属离子的盐，得到所述剪切增稠水凝胶。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌时的温度为20-30℃；优选地，所述搅拌的时间为12-20h。9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子的盐为金属离子的硝酸盐。10.根据权利要求1-5中任一项所述的剪切增稠水凝胶在剪切增稠材料制备中的应用。2CN107383381A说明书1/5页一种剪切增稠水凝胶及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于水凝胶技术领域，涉及一种剪切增稠水凝胶及其制备方法和应用。背景技术[0002]在常态下，剪切增稠材料十分柔软，当受冲击作用时，材料变得坚硬从而消化外力。当外力消失后，材料会回复到它最初的柔性状态，它有着极强的吸收冲击的能力。剪切增稠效应对剪切应变率敏感，因此在工作时不需要像磁流变和电流变材料那样外加磁场或电场。采用这种材料研制的器件属于无源器件。由于其特殊性能，使其在防护领域及抗冲减振领域等具有广阔的应用前景，例如用于防弹材料或其它防护设备的制备中。[0003]CN102191680A公开了一种基于SiO2微纳米球的剪切增稠流体的制备方法，及采用该制备方法制备的剪切增稠流体在软体防护复合材料中的应用。目前，剪切增稠材料主要研究是基于SiO2纳米粒子和PEG的剪切增稠流体。[0004]CN105112050A公开了一种溶剂可调的荧光材料及其准聚轮烷荧光水凝胶，由四苯乙烯四桥联α环糊精与双羧基聚乙二醇20000通过超分子相互作用穿链形成，利用四苯乙烯衍生物的分子内限制旋转发光优势，通过简单的改变溶液中有机溶剂的比例可以方便的调节其荧光强度。[0005]CN1235916C公开了一类高吸收性、均一膨胀性和弹性的新型化合物和新型凝胶状物质，其提供了具有通过使2个以上聚轮烷分子经由其环状分子或转子彼此化学结合而得到的交联聚轮烷的新型化合物和新型凝胶状物质。然而这些凝胶都不具有剪切增稠效应。[0006]因此，在本领域期望得到一种具有剪切增稠效应的多聚轮烷的水凝胶。发明内容[0007]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种剪切增稠水凝胶及其制备方法和应用。[0008]为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：[0009]一方面，本发明提供一种剪切增稠水凝胶，所述剪切增稠水凝胶由轮烷与金属离子在水溶液中配位胶连得到，所述轮烷由带有四个羧基的主体分子穿线到PEG链上得到，所述轮烷的结构如下式I所