[發明專利]一種溫敏細菌納米纖維素復合水凝膠材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611253904.0
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106632861B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 洪楓;徐蒙;張鵬;陳琳
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F220/54;C08F222/38
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

本發明涉及一種溫敏細菌納米纖維素復合水凝膠材料及其制備方法和應用，所述溫敏水凝膠材料以細菌納米纖維素為基體，溫敏材料通過單體聚合在細菌納米纖維素的網絡結構中。制備方法包括：首先將聚合體系在細菌納米纖維素中充分擴散，然后進行聚合反應，得到溫敏細菌納米纖維素復合水凝膠材料。本發明的方法工藝簡單，得到的溫敏細菌納米纖維素復合水凝膠材料具有低溫透明高溫不透明的光學差異性能，可以應用在電極、涂層、光智能窗口等領域以及生物醫學工程領域。

技術領域

本發明屬于細菌納米纖維素增強聚合物材料及其制備領域，特別涉及一種溫敏細菌納米纖維素復合水凝膠材料及其制備方法和應用。

背景技術

溫敏性聚合物是指具有從溶解變得不溶解的這一最低臨界溶解溫度(LCST)的聚合物。該聚合物在低臨界溶解溫度(LCST)附近，隨著溫度的改變會發生相應的溶脹或去溶脹，從而使材料表現出不同的性質。近年來，由于在藥物的控制釋放體系、催化、組織工程支架、生物分離和傳感器等方面具有巨大的應用價值，溫敏性聚合物逐漸成為智能高分子材料研究中的熱點。最近，有報道利用溫敏材料在不同溫度下的透光性能改變的研究(參考文獻Zhou,Y.；Cai,Y.；Hu,X.；Long,Y.Temperature-responsive hydrogel with ultra-large solar modulation and high luminous transmission for“smart window”applications.Journal of Materials Chemistry A 2014,2(33),13550)。然而其中還存在諸多問題沒有得到解決，比如機械性能較差，無法得到特定的凝膠形狀，透明度有待提高，以及生物相容性等一系列問題均限制了其在諸多領域的應用。

細菌納米纖維素是由微生物經過發酵得到的一種天然的生物高聚物，具有超精細納米纖維網絡結構，具有較高的含水率、良好的生物相容性，因此具有廣泛的應用。由于細菌納米纖維素具有獨特的納米纖維網絡結構，具有一定的力學性能，用細菌納米纖維素作為基體，得到的復合水凝膠溫敏材料相比較聚合物而言，將具有特定的形狀，一定程度上增加了該溫敏材料的力學性能。同時由于細菌納米纖維的直徑可以達到30至100納米，該納米纖維小于可見光波長的十分之一。由于細菌納米纖維素的納米尺寸效應，有光散射引起的光的吸收可以忽略不計，因此細菌納米纖維素自身具有良好的透明性(參考文獻Nogi,M.；Yano,H.,Transparent nanocomposites based on cellulose produced by bacteriaoffer potential innovation in the electronics device industry.AdvancedMaterials 2008,20(10),1849-1852)。

以上說明細菌納米纖維素具有良好的優良特征，且具有良好的生物相容性，因此選擇使用細菌納米纖維素作為復合溫敏聚合材料的基體，賦予材料更優良的性能。極大地拓展了溫敏材料的應用領域。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種溫敏細菌納米纖維素復合水凝膠材料及其制備方法和應用，該溫敏水凝膠復合材料，具有低溫透明，而高溫不透明的光學差異性能，可以應用在電極、涂層、光智能窗口等領域；另外細菌納米纖維素具有良好的生物相容性，此溫敏復合材料有望應用在生物醫學工程領域。

本發明中以細菌納米纖維素作為基體，使用不同種類的溫敏凝膠或者樹脂材料，通過不同的聚合方法，得到具有增強性的復合軟性水凝膠材料。由于細菌納米纖維素均一的納米網絡結構，納米尺度效應使其具有極好的光學性能，因此用細菌納米纖維素為基體，增加了復合水凝膠的透明性。