[發明專利]金屬離子配位天然高分子/聚丙烯酸自修復凝膠制備方法

有效

• 申請號: 201710299845.9
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107200799B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 付國東;劉婷婷;姚芳
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C08F8/42
• 分類號: C08F8/42;C08F251/00;C08F251/02;C08F220/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種金屬離子配位天然高分子/聚丙烯酸自修復凝膠制備方法，利用天然高分子殼聚糖和聚丙烯酸反應，再加入金屬離子參與配位制備力學性能良好并具有自修復功能的水凝膠。羥乙基纖維素、聚丙烯酸、金屬離子直接發生配位反應，制備出綠色環保、力學性能良好的自修復水凝膠。按質量分數計算，該水凝膠原料的組成包括天然高分子0.02?0.05份，水65?70份，冰醋酸0.01?0.02份，丙烯酸25?30份，金屬離子0.02?0.1份，引發劑0.02?0.1份。本發明利用簡便環保的方法制備出一種多種物理作用結合的雙網絡水凝膠，這些動態可逆的物理作用賦予了水凝膠一定的機械強度和良好的自修復能力。本發明所制備的復合水凝膠具有良好的力學性能及常溫下優異的自修復性能。

技術領域

本發明涉及自修復高分子水凝膠領域，具體涉及一種金屬離子配位的天然高分子/聚丙烯酸自修復水凝膠及其制備方法。

背景技術

天然高分子殼聚糖，羥乙基纖維素由于來源廣泛，價格低廉，且具有較好的生物降解性、生物相容性、抗菌性，近年來引起了極大的關注且被應用于生物醫學、藥學、農業、食品等領域，尤其是在醫藥方面，殼聚糖被制成組織工程材料。殼聚糖分子中含有大量的氨基，其能夠在酸中形成質子化，因此可以和含負價官能團的大分子反應。聚丙烯酸無毒，分子中擁有大量的羧基，便能夠和殼聚糖在水溶液中發生反應。而羥乙基纖維素和聚丙烯酸在金屬離子的存在下三者能夠發生配位反應，使制成的凝膠具有良好的力學性能和自修復能力。此類天然高分子/聚丙烯酸水凝膠毒性很低，具有光明的應用前景。

近年來研究表明，有機金屬配位在功能高分子材料的設計和開發中發揮著重要的作用，特別是在特異高分子網絡結構材料和高強度高分子自修復材料領域中。將金屬離子配位引入到自修復凝膠中也可提高自修復凝膠的機械強度和自修復能力。這是由于增加了可逆的修復位點，另一方面也增強了凝膠的交聯密度。因此，采用金屬離子配位制備高性能仿生高分子材料不僅能提高材料的物理化學性能和寬廣其應用范圍，同時也為材料的設計如創新提供了新的方法和策略。

發明內容

技術問題：本發明提供一種無毒無污染、綠色環保、力學性能良好、重復性高，提高了受損后自修復能力的金屬離子配位天然高分子/聚丙烯酸自修復凝膠制備方法。

技術方案：本發明的金屬離子配位天然高分子/聚丙烯酸自修復凝膠制備方法，包括如下步驟：

1)以質量分數計，將3～10份天然高分子溶于100份蒸餾水中，加入1～2份冰醋酸促進其溶解，制成天然高分子溶液；

2)取5～10份所述步驟1)制備的天然高分子溶液，向其加入1～3份丙烯酸一齊攪拌15～20min；

3)往所述步驟2)處理后的溶液中再加入0.1～0.3份的金屬離子，一齊攪拌5～10min；

4)往所述步驟3)處理后的溶液中再滴加0.1～0.3份的引發劑，一齊攪拌5～10min；

5)將所述步驟4)處理后的溶液倒入安瓿瓶中，超聲0.5～1h，再將整個瓶子放入烘箱中，設定溫度為40～60攝氏度，反應3～5h。

進一步的，本發明方法中，天然高分子為殼聚糖或羥乙基纖維素。

進一步的，本發明方法中，步驟2)中的金屬離子以金屬氯化物的形式存在，為鐵離子、鎳離子、鈷離子、鋅離子或鎂離子。

進一步的，本發明方法中，步驟4)中的引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨或偶氮二異丁腈。

進一步的，本發明方法中，步驟5)中的設定溫度為55～60攝氏度。

本發明利用天然高分子殼聚糖和聚丙烯酸反應，再加入金屬離子參與配位制備力學性能良好并具有自修復功能的水凝膠。羥乙基纖維素、聚丙烯酸、金屬離子直接發生配位反應。

具體步驟如下：