[發明專利]一種高強度水凝膠的制備方法

無效

• 申請號: 201410000801.8
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103739861A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 陳強;朱琳;黃麗娜;李云飛;張記升
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C08J3/28
• 分類號: C08J3/28;C08J3/075;C08F220/56;C08F220/06
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 張燕

技術領域

????本發明涉及一種水凝膠，具體的說是一種高強度水凝膠的制備方法。

背景技術

水凝膠是化學交聯或物理交聯形成的具有三維網絡結構的高分子材料，高分子網絡中含有大量的水并且觸感柔軟、能保持一定形狀，這一特性與生物體軟組織有很多相似性。水凝膠通常兼具固體和液體兩方面的性質，具有應答外部環境而改變自身形狀或狀態的特性，從而可吸附、脫吸附、輸送、透過物質，即具有載持、分離、緩釋物質的功能。水凝膠的這些獨特結構與功能，使得在生命科學、食品科學、選擇性吸附、藥物控釋、生物傳感器以及組織工程等方面具有廣闊的發展和應用前景。

然而，普通化學交聯的水凝膠軟而弱，強度低、形變小限制了其應用的范圍。具有強韌性質的高強度水凝膠開發已經成為近來國內外的研究熱點。一些研究者針對提高水凝膠的力學性能進行了大量的研究工作，出現了幾類具有新穎結構和優良力學性能的高強度凝膠，這些凝膠包括雙網絡水凝膠，如《軟物質》(Soft?Matter，2010，6，2583-2590)?上發表的綜述文章“為什么雙網絡水凝膠如此強韌？”(J.P.Gong，Why?are?double?network?hydrogels?so?tough?？)；納米復合凝膠，如《應用化學》(Angew.?Chem.?Int.?Ed.2005，44，6500-6504)?上發表的文章“超高力學性能的聚（N-異丙基丙烯酰胺）納米復合水凝膠”(K.Haraguchi，H.J.Li?Control?of?the?Coil-to-Globule?Transition?and?Ultrahigh?Mechanical?Properties?of?PNIPA?in?Nanocomposite?Hydrogels)；疏水締合凝膠，如《軟物質》(Soft?Matter，2012，8，5078-5086)?上發表的文章“基于丙烯酰胺和陰離子表明活性單體的高機械強度疏水締合凝膠”(W.B.?Li，H.Y.?An,?Y.?Tan,?C.G.?Lu,?C.?Liu,?P.C.?Li,?K.?Xu,?P.X.?Wang,?Hydrophobically?Associated?Hydrogels?Based?on?Acrylamide?and?Anionic?Surface?Active?Monomer?with?High?Mechanical?Strength)；大分子微球為交聯劑的復合凝膠，如《先進材料》(Adv.Mater.2007，19，1622-1626)?上發表的文章“一種具有高機械強度的新穎的水凝膠：大分子微球復合材料水凝膠”(T.Huang，H.Xu，K.Jiao，L.Zhu，H.R.Brown，H.Wang，A?Novel?Hydrogel?with?High?Mechanical?Strength：A?Macromolecular?Microsphere?Composite?Hydrogel)；tetra-PEG水凝膠，如《大分子(Macromolecules2008，41，5379-5384)?上發表的文章“一種理想均勻結構的高強度水凝膠的設計和制備”(T.Sakai，U.-i.Chung，et?al.Design?and?Fabrication?of?a?High-Strength?Hydrogel?with?Ideally?Homogeneous?Network?Structure?from?Tetrahedron-like?Macromonomers)等。

盡管高強度水凝膠的設計和制備已經取得了一些重要的成果，但目前報道高強度水凝膠的制備工藝普遍復雜耗時或者需要繁瑣步驟合成功能單體，這都限制了高強度水凝膠的在各個領域中的應用。因此，用一種簡單、快捷、靈活的方法制備強韌的高強度水凝膠仍然是一個巨大的挑戰和緊迫任務。

發明內容

本發明目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種“一鍋煮”法制備高強度水凝膠的方法，制備工藝簡單，僅需要1-2h；所制備的雙網絡水凝膠或互穿網絡水凝膠，具有優異的機械性能和韌性。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種高強度水凝膠，為雙網絡水凝膠或互穿網絡水凝膠；其拉伸強度為1.0?MPa、拉伸模量為100-200?KPa、拉伸應變達到1000-2500%，壓縮強度為30-40?MPa、壓縮模量為100-200?KPa、壓縮應變大于95%，韌性達到10²?-10⁴?J/m²。