[發明專利]一種基于納米薄層二硫化鉬片的高分子復合自愈合水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201710036508.0
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106866993B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 汪聯輝;楊文靜;陳思謀;宇文力輝;張琦
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08G81/02;C08K7/00;C08K3/30;C08L87/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 陳思

1.一種基于納米薄層二硫化鉬片的高分子復合自愈合水凝膠，其特征在于，所述高分子水凝膠由納米薄層二硫化鉬片、甲基丙烯酸酐化明膠、四臂巰基聚乙烯醇合成，所述四臂巰基聚乙烯醇與甲基丙烯酸酐化明膠是在二硫化鉬片水溶液中發生反應的，且四臂巰基聚乙烯醇的部分端巰基與甲基丙烯酸酐化明膠的分子鏈發生了光引發點擊反應而聯結在一起，聯結在一起的分子鏈與均勻分布的納米薄層二硫化鉬片進行了纏繞；所述自愈合性能利用納米薄層二硫化鉬片的光熱轉化特性實現。

2.一種如權利要求1所述的高分子復合自愈合水凝膠的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

步驟1：在容器中加入四臂巰基聚乙烯醇與納米薄層二硫化鉬片水溶液，攪拌混合溶液30min；

步驟2：在上述步驟1中的混合溶液中加入甲基丙烯酸酐化明膠固體，攪拌使其完全溶解；

步驟3：在上述步驟2中的混合溶液中加入光引發劑待完全溶解，通惰性氣體去除氧氣；

步驟4：將上述步驟3中的混合溶液在紫外光輻射下反應10min～180min，得到高分子復合水凝膠；

步驟5：將制得的高分子復合水凝膠放入恒溫箱中保存陳化，即可得到基于納米薄層二硫化鉬片的高分子復合自愈合水凝膠。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述納米薄層二硫化鉬片通過超聲輔助插層法合成，所述甲基丙烯酸酐化明膠通過明膠與甲基丙烯酸酐反應合成，所述四臂巰基聚乙烯醇的分子量為5K。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，上述步驟1中的四臂巰基聚乙烯醇和納米薄層二硫化鉬片水溶液的質量體積比為26.8％g/ml，納米薄層二硫化鉬片溶液的濃度為0.5mg/ml。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，上述步驟2中溶液攪拌的環境溫度為20℃，上述步驟5中的恒溫箱中保存溫度為25℃。

6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，上述步驟3中甲基丙烯酸酐化明膠和納米薄層二硫化鉬片水溶液的質量體積比為15％g/ml，所述光引發劑為Irg 2959，其和納米薄層二硫化鉬片水溶液質量體積比為0.5％，通氮氣除氧時間為1min。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，上述步驟4中的紫外光輻射過程通過365nm波長的紫外燈光照1h實現，反應溫度為60℃。

8.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述超聲輔助插層法合成納米薄層二硫化鉬片，包括以下步驟：

步驟1：在氮氣保護下，將二硫化鉬粉末與正丁基鋰溶液在超聲環境下混合30min，納米薄層二硫化鉬片粉末與正丁基鋰摩爾比為：1:1～12；

步驟2：加入去離子水，超聲，剝離得到粗產物；

步驟3：加入一定量乙醇，加入到粗產物里形成4～15mg/mL的懸浮液，離心去除上清液，把去離子水加入到去除上清液的產物中，配成1～5mg/mL的懸浮液，離心去除上清液得到最終產物。

9.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸酐化明膠通過明膠與甲基丙烯酸酐反應合成，包括以下步驟：

步驟1：將質量分數為10％的明膠在50℃環境下溶于濃度為0.1mol/L的PBS中直至完全溶解；

步驟2：將質量分數為8％的甲基丙烯酸酐滴加進反應瓶，反應2小時；

步驟3：進行透析、冷凍、真空干燥得最終產物，所述透析過程所用透析袋分子量截留值為14KD，所述冷凍環境為-80℃。

10.一種如權利要求1所述的高分子復合自愈合水凝膠的自愈合效率測試方法，其特征在于，所述測試方法包括以下步驟：

步驟1：將規格為直徑9.8mm，厚度2.5～3.4mm的圓柱體納米薄層二硫化鉬片高分子復合水凝膠切開成為兩部分，將兩部分水凝膠斷裂面接觸放置，并在近紅外激光發射器下照射一定時間，使其愈合；其中，激光強度為0.6W/cm²，激光發射器探頭到材料的距離為11cm，照射時間為30s～300s；

步驟2：對愈合后的水凝膠進行機械性能壓縮測試，計算得到愈合效率；愈合效率計算方法如下：愈合效率＝水凝膠愈合后壓縮模量/水凝膠初始壓縮模量×100％。