(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210836889.1 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市高新园区凌工 路2号 (72)发明人 唐炳涛　臧卓　张宇昂　张淑芬　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 李娜　李馨 (51)Int.Cl. C08J 3/075(2006.01) C08J 5/18(2006.01) C08J 9/00(2006.01) C08L 5/12(2006.01) C08L 5/00(2006.01)C08K 9/02(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08L 33/02(2006.01) C08L 33/24(2006.01) C08L 1/28(2006.01) C08L 33/14(2006.01) C08L 33/12(2006.01) C08L 33/26(2006.01) C08L 39/06(2006.01) C08L 29/04(2006.01) C08L 5/14(2006.01) C08L 89/00(2006.01) (54)发明名称 一种可重复显色的磁性水凝胶材料及其制 备方法 (57)摘要 本发明涉及一种可重复显色的磁性水凝胶 材料及其制备方法， 属于材料领域。 一种可重复 显色的磁性水凝胶材料， 所述可重复显色磁性水 凝胶材料由富水凝胶网络与均匀分散在网络孔 隙间的磁性纳米粒子组成， 其中， 所述磁性光子 晶体纳米微粒具有核 ‑壳结构， 磁性金属氧化物 核的粒径范围为80～200nm， 无机金属氧化物壳 层的厚度为20～40nm； 所述磁性金属氧化物为 Fe3O4、 CoFe2O4、 NiFe2O4、 MnFe2O4中的一种； 所述 无机金属氧化物为SiO2、 TiO2、 ZrO2中的一种。 该 材料具有在外加磁场下能够瞬时响应生色、 颜色 改变可远程调控、 体系稳定等多种优点， 在显示、 传感、 防伪等领域， 具有广阔的应用前 景。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115260528 A 2022.11.01 CN 115260528 A 1.一种可重复显色的磁性水凝胶材料， 其特征在于： 所述可重复显色磁性水凝胶材料 由富水凝胶网络与 均匀分散在网络孔隙间的磁性纳米粒子组成， 其中， 所述磁性纳米微粒具有核 ‑壳结构， 磁性金属氧化物核的粒径范围为80～200nm， 无机金属氧化物壳层的厚度为20～40nm； 所述磁性金属氧化物为Fe3O4、 CoFe2O4、 NiFe2O4、 MnFe2O4中的一种； 所述无机金属氧化物为SiO2、 TiO2、 ZrO2中的一种。 2.根据权利 要求1所述的材料， 其特征在于： 所述磁性光子晶体纳米微粒为Fe3O4@SiO2、 Fe3O4@TiO2、 Fe3O4@ZrO2、 CoFe2O4@TiO2、 CoFe2O4@SiO2、 CoFe2O4@ZrO2、 NiFe2O4@TiO2、 NiFe2O4@ ZrO2、 NiFe2O4@SiO2、 MnFe2O4@ZrO2、 MnFe2O4@SiO2、 MnFe2O4@TiO2中的至少一种。 3.根据权利要求1所述的材料， 其特征在于： 所述可重复显色的磁性水凝胶材料是在施 加外磁场条件下能够瞬时、 重复调控生色的水凝胶材 料。 4.根据权利要求1所述的材料， 其特征在于： 所述富水凝胶网络为内部含有水的网状结 构水凝胶。 5.根据权利要求1所述的材料， 其特征在于： 所述可重复显色的磁性水凝胶材料中， 富 水凝胶网络与磁性 光子晶体纳米微粒总量的质量比为1： 0.0 01～0.0158。 6.根据权利要求1所述的材料， 其特征在于： 所述富水凝胶网络由水凝胶基体材料、 水 凝胶增稠剂和水构成， 其中， 水凝胶基体材料和水凝胶增稠剂的质量比为 1:0.1～1， 水凝胶 基体材料和水凝胶增稠剂总重量与水的比例为0.1～ 2g:10mL。 其中， 水凝胶基体材料为聚异丙基丙烯酰胺、 聚丙烯酸、 聚甲基丙烯酸羟乙酯、 聚甲基 丙烯酸甲酯、 聚丙烯 酰胺、 聚乙烯吡 咯烷酮、 聚乙烯醇、 半 纤维素、 明胶、 琼脂； 所述水凝胶增 稠剂为刺槐豆胶、 卡波姆、 赛比克、 丙烯酰胺二甲基牛磺酸铵/VP共聚物、 黄原胶、 羟乙基纤 维素中的至少一种。 7.根据权利要求6所述的材料， 其特征在于： 所述富水凝胶材料由琼脂糖、 刺槐豆胶和 水制备所得， 琼脂糖和刺槐豆胶的质量比为7:3 。 8.根据权利要求1所述的材料， 其特征在于： 所述磁性纳米微粒按如下方法制备： 在高 压反应釜中加入金属盐、 二乙二醇和乙二醇的混合溶剂， 再加入柠檬酸钠配体、 碱， 在高压 反应釜中制备得到磁性金属氧化物核纳米微粒； 将磁性金属氧化物核纳米微粒水分散液、 氨水和无水乙醇混合后超声分散， 在室温条件下加入无机金属氧化物前驱体， 高速搅拌反 应， 从而在磁性金属氧化物核纳米微粒表面包覆上稳定无机氧化物壳层， 得到包覆的磁性 纳米粒子； 所述金属盐为FeCl3、 CoCl2、 Ni(NO3)2、 MnCl2； 所述无机氧化物前驱体为正硅酸四乙酯、 钛酸四丁酯和锆酸四丁酯； 其中， 所述磁性金属氧化物核纳米微粒直径通过添加碱的量控 制， 磁性金属氧化物核纳米微粒水分散液浓度为 15～16mg/mL； 所述无机氧化物前驱体与磁 性金属氧化物核纳米微粒 水分散液按体积比0.0 3～0.06:1的量加入。 9.根据权利要求8所述的材料， 其特征在于： 所述磁性纳米粒子的磁性金属氧化物核的 粒径可通过添加体积比分别为3： 1～1： 3的二乙二醇和乙二醇试剂调控在80～200nm范围 内。 10.权利要求1～9任一项所述可重复显色的磁性水凝胶材料的制备方法， 其特征在于： 所述方法包括下述 步骤： (1)制备磁性纳米粒子水分散液， 所述磁性纳米粒子水分散液浓度为15～16mg/mL；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115260528 A 2(2)将水凝胶材料与 其增稠剂按质量比加入去离子水中， 85～95℃水浴磁力搅拌溶解， 得到复配胶液； (3)将步骤(2)所得复配胶 液与步骤(1)所得磁性纳米微粒水分散液按体积比1:1混合， 降温至45～60℃， 400～600rpm速度搅拌除泡并使其均匀混合， 装入模具， 室温外加磁场下 静置固化， 得到可重复显色的磁性水凝胶材 料。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115260528 A 3