[發(fā)明專利]快速制備羧甲基纖維素基發(fā)光自愈合水凝膠的方法

有效

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• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105504312B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 陳詠梅;楊少安
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L1/28;C08K5/092;C08K3/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，特別涉及一種快速制備羧甲基纖維素基發(fā)光自愈合水凝膠的方法。

背景技術

自愈合水凝膠作為一種新型軟智能材料，能夠在受到外界損傷后恢復自身的結構完整性、機械性能以及其他各項功能，進而延長了材料的使用壽命。近期，有關自愈合水凝膠的研究展示了它作為結構材料在生物醫(yī)學領域(如，組織工程、細胞治療、組織粘合劑、外科敷料等)和工程領域(如，涂料和密封劑等)的應用潛能。自愈合水凝膠雖然具有很好的自愈合性能，但是就它未來的應用來看，仍存在一定得缺陷，例如，由于缺少跟蹤監(jiān)測性能，使其在使用過程中無法得到實時監(jiān)測。另一方面，對光敏感的光致發(fā)光水凝膠的出現正因為其自身的實時監(jiān)控性能引起了大家的關注。由發(fā)光物質(量子點、碳點、鑭系離子)和聚合物網絡構成的發(fā)光水凝膠，在生物醫(yī)學領域(生物成像、生物傳感器、溫度傳感器)和工程領域(pH傳感器、開關)也有很大的應用潛能，但是發(fā)光水凝膠卻很少具有自愈合性能。所以，將自愈合性能與發(fā)光性能進行整合，制備出發(fā)光自愈合水凝膠將具有很大的應用潛能。

自愈合水凝膠的內部網絡結構主要是通過非共價鍵相互作用(例如，氫鍵作用，靜電相互作用，主-客體作用等)和動態(tài)共價鍵(亞胺鍵，苯腙鍵，二硫鍵等)來構建的。目前，基于超分子聚合物材料(通過靜電相互作用和主-客體作用)所制備的既具有自愈合性能又具有發(fā)光性能的水凝膠已有所報道，但它們的機械性能較差，而且超分子水凝膠有一些無法避免的缺點，例如，所使用的小分子成膠物質具有一定毒性、制備方法和純化步驟復雜、產率不高。以上所提到的缺點不僅限制了超分子水凝膠作為結構材料的廣泛使用性，也使其達不到環(huán)境友好及大量生產的目的。

發(fā)明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種快速制備羧甲基纖維素基發(fā)光自愈合水凝膠的方法，以來源豐富、綠色環(huán)保、可降解并且生物相容性良好的羧甲基纖維素(CMC)作為凝膠基底，具有快速簡便、綠色環(huán)保、經濟實惠的工藝特點，所得水凝膠集自愈合性能、拉伸性能、發(fā)光性能為一身。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種快速制備羧甲基纖維素基發(fā)光自愈合水凝膠的方法，首先通過固相反應合成具有藍綠色熒光的檸檬酸類(PCAD)發(fā)光化合物，然后將含有Al³⁺交聯劑的發(fā)光化合物水溶液滴加到羧甲基纖維素透明溶液中，在室溫下，靜置24小時后，即得透明狀淺黃色羧甲基纖維素水凝膠。

所述檸檬酸類(PCAD)發(fā)光化合物通過如下方式獲取：將無水檸檬酸和羰基二咪唑(CDI)放到研缽中，在室溫下持續(xù)研磨，混合物的顏色漸漸由白色變成黃色，再變成深棕色即得。

所述無水檸檬酸和羰基二咪唑的摩爾比為1:1.2。

所述Al³⁺以Alcl₃·6H₂O的形式加入，在發(fā)光化合物水溶液中，無水檸檬酸與去離子水的質量體積比為(0.28～0.82)：1g/mL，羰基二咪唑與去離子水的質量體積比為(0.34～0.98)：1g/mL，Alcl₃·6H₂O與去離子水的質量體積比為(0.48～0.96)：1g/mL。所述含有Al³⁺交聯劑的發(fā)光化合物水溶液滴加到羧甲基纖維素透明溶液混合后，PCAD和Alcl₃的總濃度C_t為10wt％、15wt％、20wt％或25wt％。

所述含有Al³⁺交聯劑的發(fā)光化合物水溶液與羧甲基纖維素透明溶液的體積比為1：10。

所述羧甲基纖維素透明溶液的質量濃度為6％。

與現有技術相比，本發(fā)明采用了簡單的兩步制備方案來合成同時具備優(yōu)異的自愈合性能、好的發(fā)光性能和拉伸性能的水凝膠。這種羧甲基纖維素水凝膠優(yōu)異的藍綠色熒光發(fā)光性能主要源于所摻雜的檸檬酸衍生物(PCAD)；自愈合能力主要是通過Al³⁺與羧甲基纖維素及檸檬酸衍生物(PCAD)上-COO^-間離子配位的動態(tài)可逆相互作用實現的。這種多功能的羧甲基纖維素水凝膠的制備方法簡單，并且是在有水的條件下完成的。發(fā)光自愈合水凝膠在生物醫(yī)學和工程領域都有應用潛能，例如，作為盛放揮發(fā)性溶液器皿的密封劑；作為治療胃穿孔的組織粘合劑等。

附圖說明