[發(fā)明專利]一種超薄高強(qiáng)度水凝膠薄膜的制備方法及其產(chǎn)品

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410353379.4
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN104151584B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳子良;楊紅梅;吳佳春;鄭強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J5/18
• 分類號(hào): C08J5/18;C08J3/075;C08F220/18
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水凝膠薄膜的制備領(lǐng)域，具體涉及一種超薄高強(qiáng)度水凝膠薄膜的制備方法及其產(chǎn)品。

背景技術(shù)

水凝膠是一種典型的軟材料，它由通過分子間的化學(xué)或者物理交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)和大量分散其間的水介質(zhì)組成。由于水凝膠擁有這種類似于生物軟組織的軟、濕結(jié)構(gòu)，小分子能夠在其間自由擴(kuò)散，多種響應(yīng)性等特點(diǎn)，其在藥物釋放、人造器官、軟驅(qū)動(dòng)器等領(lǐng)域有著廣泛的用途。

公開號(hào)為CN101982202B的中國專利文獻(xiàn)公開了一種醫(yī)用水凝膠敷料及其制備方法，該水凝膠以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10～30％的淀粉、2～15％的水溶性高分子為原料，以胍鹽縮聚物為抗菌劑，加入交聯(lián)劑在40～80℃下反應(yīng)制得。但是，與軟骨、肌肉等生物軟組織相比，合成水凝膠通常力學(xué)性能較差，而且不具備自修復(fù)功能。

在大量已經(jīng)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和公開的專利中，所制備的凝膠多為尺寸較且較厚的水凝膠，關(guān)注水凝膠薄膜的并不多。這主要是由于水凝膠的力學(xué)性能較差，制備凝膠薄膜相對困難。但是，將水凝膠做成膜材料有重要的應(yīng)用價(jià)值。

公開號(hào)為US4777943的美國專利文獻(xiàn)中公開了柔軟透明的聚亞胺酯、聚丙烯腈水凝膠膜用于手術(shù)中人體器官的遮蓋物，以減輕手術(shù)中軟組織的水分揮發(fā)。

公開號(hào)為CN1883438A的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種溫度響應(yīng)性智能面膜及其制備方法，采用殼聚糖修飾的溫度敏感性異丙基丙烯酰胺/聚氨酯無規(guī)共聚物水凝膠接枝于纖維素織物上而成。上述專利中的水凝膠通過將反應(yīng)液注入反應(yīng)容器中聚合形成，厚度接近1毫米，進(jìn)一步降低水凝膠的厚度，制備力學(xué)性能更好的超薄水凝膠薄膜在醫(yī)用材料、分離膜材料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

龔等人(Chem.Commun.2009,7518-7520)報(bào)道了厚度為30～100微米的高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備方法。但是該制備過程比較復(fù)雜，而且化學(xué)交聯(lián)的水凝膠薄膜無法通過凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變重復(fù)利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度超薄物理水凝膠薄膜的制備方法，利用不同溶劑的表面能差異使含有親水、疏水單元的高分子無規(guī)共聚物溶液在非良溶劑中迅速鋪展成膜，溶劑交換之后成為具有良好力學(xué)強(qiáng)度和自修復(fù)功能的物理水凝膠。所述的制備方法簡單、綠色環(huán)保、成本低，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明公開了一種超薄高強(qiáng)度水凝膠薄膜的制備方法，步驟如下：

(1)將親水單體、疏水單體、引發(fā)劑與溶劑A混合得到混合液，經(jīng)自由基聚合得到無規(guī)共聚物溶液；

(2)將步驟(1)得到的無規(guī)共聚物溶液滴加到溶劑B中，在溶劑B表面鋪展形成所述的超薄高強(qiáng)度水凝膠薄膜；

所述的溶劑A為可同時(shí)溶解親水單體、疏水單體及步驟(1)制備的無規(guī)共聚物的的單一溶劑或混合溶劑；

所述的溶劑B為無規(guī)共聚物的不良溶劑，為單一溶劑或混合溶劑。而且，溶劑A、B具有較大差異的表面張力，所述溶劑A與溶劑B的表面張力的差值大于30×10^-3N·m^-1。

本發(fā)明中的超薄高強(qiáng)度水凝膠薄膜是采用使無規(guī)共聚物溶液在不良溶劑中鋪展成膜的方法制備得到。將步驟(1)得到的無規(guī)共聚物溶液滴入不良溶劑中，由于良溶劑和不良溶劑表面張力的不同，無規(guī)共聚物溶液會(huì)在不良溶劑表面迅速鋪展開成為厚度為幾十微米的薄膜。完成溶劑交換后，無規(guī)共聚物成為有一定力學(xué)強(qiáng)度的物理水凝膠。

所述的親水單體的結(jié)構(gòu)式選自式(Ⅰ)或式(Ⅱ)中的一種；

式中，R₁～R₃獨(dú)立地選自H或CH₃；

所述的疏水單體為含有碳數(shù)為14～20的長烷基鏈的丙烯酸酯類單體。

聚合形成的無規(guī)共聚物能夠溶解于乙醇中，但是聚合物由于帶有疏水性的長烷基側(cè)鏈而不溶于水。將聚合物的乙醇溶液滴入水中時(shí)，聚合物將會(huì)發(fā)生微相分離，其中疏水烷基鏈形成結(jié)晶微區(qū)使無規(guī)共聚物形成物理水凝膠。其次，由于乙醇和水的表面張力不同(20℃時(shí)分別為22.32×10^-3N·m^-1和72.75×10^-3N·m^-1)，滴入水中的高分子乙醇溶液會(huì)迅速鋪展開形成薄膜，以利于乙醇快速進(jìn)入水中。在溶劑交換的同時(shí)，高分子溶液形成物理水凝膠。

作為優(yōu)選，所述的親水單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺或二甲基丙烯酰胺，疏水單體為丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯或丙烯酸二十酯。

作為優(yōu)選，所述的溶劑A為乙醇、異丙醇，溶劑B為水、含有少量乙醇的乙醇-水混合溶劑。