(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 202210751503.7 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 陕西科技大 学 地址 710021 陕西省西安市未央区大 学园 (72)发明人 鲍艳　郭茹月　郑茜　刘超　 张文博　祝茜　 (74)专利代理 机构 北京中巡通大知识产权代理 有限公司 1 1703 专利代理师 郭瑶 (51)Int.Cl. C08L 29/04(2006.01) C08L 89/00(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 5/053(2006.01) C08K 5/06(2006.01)C08K 5/46(2006.01) C08K 5/521(2006.01) C08J 3/075(2006.01) C09K 9/02(2006.01) (54)发明名称 一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶 及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种光致变色型生物质基纳 米复合水凝胶及其制备方法， 制备过程为： 以亚 甲基蓝为颜色指示剂， 小分子多元醇为牺牲电子 供体， 结合二氧化钛纳米粒子的光催化性能， 采 用一锅法、 盐析过程和循环冻融法制备高强度光 致变色型生物质基纳米复合水凝胶。 该方法所制 备的高强度光致变色型生物质基纳米复合水凝 胶具有优异的光致变色性能、 力学性能和环境稳 定性。 首先， 以亚甲基蓝为颜色指示剂， 在二氧化 钛纳米粒子的作用下通过光还原和氧化过程实 现水凝胶的可逆变 色行为； 而聚乙烯醇和明胶作 为柔性支撑结构， 植酸钠作为交联剂， 结合无机 盐的盐析作用， 增强水凝胶的力学性能； 同时， 无 机盐的依数性 以及小分子多元醇的吸湿性赋予 水凝胶环境稳定性。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 115028948 A 2022.09.09 CN 115028948 A 1.一种光 致变色型生物质基纳米复合水凝胶的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)将无机盐和亚甲基蓝溶液加入多元醇和去离子水的混合溶液中， 搅拌， 加入二氧化 钛纳米粒子， 超声分散， 得到二氧化 钛悬浮液； 2)将明胶加入二氧化钛悬浮液中， 于70℃搅拌至完全溶解， 加入聚乙烯醇， 升温至95℃ 搅拌至完全溶解， 获得均匀一 致的凝胶溶 液； 3)将植酸钠溶解于去离子水中， 并逐滴加入至凝胶溶液中， 搅拌、 超声， 获得光致变色 型生物质基纳米复合水凝胶溶 液； 4)将上述溶液转移到模具中， 经过循环冻融后获得光致变色型生物质基纳米复合水凝 胶。 2.根据权利要求1所述的一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方法， 其 特征在于， 步骤1)中， 无机盐、 多元醇与去离 子水的质量比为(3～15)： (20～40)： (10～ 20)。 3.根据权利要求1所述的一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方法， 其 特征在于， 步骤1)中， 无机盐由可电离的阴/阳离子组成， 其中阴离子为SO42‑、 CO32‑、 Cl‑中的 任意一种， 阳离 子为Li+、 Na+、 K+、 Cs+、 Mg2+、 Ca2+中的任意 一种。 4.根据权利要求1所述的一种高强度光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方 法， 其特征在于， 步骤1)中， 多元醇为丙二醇、 二丙二醇、 丙三醇、 二聚丙三醇、 丁二醇、 戊二 醇、 山梨醇、 葡萄糖、 甘露醇、 木糖醇、 季戊四醇中的一种或多种。 5.根据权利要求1所述的一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方法， 其 特征在于， 步骤1)中， 亚甲基蓝溶液与二氧化钛纳米粒子的质量比为(0.2～1.5)： (0.1～ 1.2)。 6.根据权利要求1所述的一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方法， 其 特征在于， 步骤1)中， 亚甲基蓝溶 液的浓度为0.01M 。 7.根据权利要求1所述的一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方法， 其 特征在于， 步骤2)中， 明胶与聚乙烯醇的质量比为(0.4～ 2.6)： (2.2 ～6.4)。 8.根据权利要求1所述的一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方法， 其 特征在于， 步骤3)中， 植 酸钠与去离 子水的质量比为(0.1～0.7)： (2.5～12.5)。 9.根据权利要求1所述的一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方法， 其 特征在于， 步骤4)中， 所述循环冻融为： ‑20℃冷冻12h， 室温解冻2h 。 10.采用权利要求1 ‑9任一制备方法制得的光致变色型生物质基纳米复合水凝胶， 其特 征在于， 所述光致变 色型生物质基纳米复合水凝胶的抗张强度为3.274～3.8 52MPa， 断裂伸 长率为526.328％～5 67.754％。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115028948 A 2一种光致变色型生物质基纳米复合水凝胶及其制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于刺激响应型水凝胶制品和柔性智能材料技术领域， 具体涉及一种光致 变色型生物质基纳米复合水凝胶 及其制备 方法。 背景技术 [0002]光致变色型水凝胶是指通过在水凝胶基质中加入光致变色填料或离子使其能够 在一定条件的光辐射下发生颜色改变， 并在光、 热或避光作用下恢复初始颜色的一类材料， 具有独特的光诱导反应和优越的光响应可逆性， 同时， 光源作为外部刺激， 可以实现远程控 制， 并能够以清洁、 无创的方式使水凝胶发生颜色变化， 因而光致变色型水凝胶被广泛用于 光致变色窗、 光致变色装饰、 光学设备、 传感器等光电器件和非线性光学滤波器等领域。 作 为一类新兴的智能材料， 光致变色型水凝胶具有良好的柔韧性和可拉伸性， 且由于水凝胶 内部含有 大量的水， 其网络结构和机械性能均可调控。 然而， 传统光致变色型水凝胶的力学 性能和环境稳定性较差， 限制了其在智能材 料领域的应用。 [0003]此外， 传统的刺激响应材料的制备与合成常以石油及其衍生物为原料， 过程繁琐、 成本高昂、 原料不可再生， 造成不可再生资源枯竭和环境污染问题日益严峻。 而生物质基材 料具有绿色、 可再生、 环境友好等特性， 在刺激响应智能材料的设计组装过程中扮演着越来 越重要的角色， 受到 了研究人员的广泛关注。 发明内容 [0004]为了克服上述现有技术的缺点， 本发明的目的在于提供一种光致变色型生物质基 纳米复合水凝胶及其制备方法， 以解决传统光致变色型水凝胶的力学性能和环境稳定性较 差的问题。 [0005]为了达到上述目的， 本发明采用以下技 术方案予以实现： [0006]本发明公开了一种光致变色型生物质基纳 米复合水凝胶的制备方法， 包括以下步 骤： [0007]1)将无机盐和亚甲基蓝溶液加入多元醇和去离子水的混合溶液中， 搅拌， 加入二 氧化钛纳米粒子， 超声分散， 得到二氧化 钛悬浮液； [0008]2)将明胶加入二氧化钛悬浮液中， 于70℃ 搅拌至完全溶解， 加入聚乙烯醇， 升温至 95℃搅拌至 完全溶解， 获得均匀一 致的凝胶溶 液； [0009]3)将植酸钠溶解于去离子水中， 并逐滴加入至凝胶溶液中， 搅拌、 超声， 获得光致 变色型生物质基纳米复合水凝胶溶 液； [0010]4)将上述溶液转移到模具中， 经过循环冻融后获得光致变色型生物质基纳 米复合 水凝胶。 [0011]优选地， 步骤1)中， 无机盐、 多元醇与去离子水的质量比为(3～15)： (20～40)： (10 ～20)。 [0012]优选地， 步骤1)中， 无机盐由可电离的阴/阳离子组成， 其中阴离子为SO42 ‑、说　明　书 1/6 页 3 CN 115028948 A 3