[發(fā)明專利]采用非共價(jià)作用促進(jìn)界面結(jié)合的雙層水凝膠及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710847659.4
• 申請(qǐng)日: 2017-09-19
• 公開（公告）號(hào): CN107840970B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付俊;許祖翔;李金徽;肖穎;高國榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;C08F220/56;C08F220/28;C08F220/54;C08F220/06;C08F222/38
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開采用非共價(jià)作用促進(jìn)界面結(jié)合的雙層水凝膠及其制備方法。本發(fā)明新型雙層水凝膠，將兩片材質(zhì)完全相同或者不同的水凝膠通過Fe³⁺與水凝膠中COO^?形成配位鍵，形成具有優(yōu)良界面結(jié)合力的雙層水凝膠。本發(fā)明制得的雙層水凝膠組裝體，通過配位鍵使兩層相結(jié)合，具有優(yōu)良的界面結(jié)合力，同時(shí)避免了傳統(tǒng)制備雙層水凝膠的復(fù)雜、不可控工藝，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型雙層水凝膠及其制備方法，尤其是一種采用非共價(jià)作用使兩層界面結(jié)合的雙層水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

水凝膠是一種具有三維親水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料，與生物組織存在巨大的相似性使其具備廣泛的生物應(yīng)用前景。水凝膠驅(qū)動(dòng)器可以在外界環(huán)境刺激下發(fā)生大的、復(fù)雜的形變，因此在智能器件領(lǐng)域受到了日益廣泛的關(guān)注。

制備雙層水凝膠是目前構(gòu)筑水凝膠驅(qū)動(dòng)器最常見的策略之一。外界刺激下兩層的差異性響應(yīng)行為可以使水凝膠發(fā)生各向異性的彎曲變形。但現(xiàn)有的制備雙層水凝膠方法往往需要先制備第一層水凝膠，其尚未完全凝膠化時(shí)在第一層凝膠的表面原位制備第二層水凝膠。這種多步制備的過程，復(fù)雜且難以控制，兩層之間界面結(jié)合弱，大大限制了雙層水凝膠在驅(qū)動(dòng)器等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種新型雙層水凝膠，利用配位鍵這種較強(qiáng)的超分子作用，即一個(gè)金屬離子同時(shí)絡(luò)合不同水凝膠上的配體，使兩層水凝膠之間產(chǎn)生結(jié)合力。

本發(fā)明新型雙層水凝膠，將兩片材質(zhì)完全相同或者不同的水凝膠通過Fe³⁺與水凝膠中COO^-形成配位鍵，形成具有優(yōu)良界面結(jié)合力的雙層水凝膠。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述雙層水凝膠的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟(1)、將丙烯酸單體、親水性單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑溶解在去離子水中，得到預(yù)聚液；其中總單體濃度為1-7mol/L，丙烯酸在總單體中的摩爾分?jǐn)?shù)為5-50％,總單體包括丙烯酸單體和親水性單體。

步驟(2)、將上述預(yù)聚液加入到模具中并密封，置于50-70℃環(huán)境中反應(yīng)0.1-12小時(shí)，或加入10μl催化劑四甲基乙二胺常溫下反應(yīng)0.1-12小時(shí)，最終得到水凝膠薄片。

步驟(3)、將兩片通過上述方法得到的材質(zhì)完全相同或者配方不同的水凝膠貼合在一起，然后浸泡在含有0.01-0.5mol/L Fe³⁺的水溶液中1小時(shí)以上，最終得到具有良好的界面結(jié)合能力的雙層水凝膠。

進(jìn)一步地，步驟(1)所述的親水性單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酸羥乙酯、N-異丙基丙烯酰胺中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，交聯(lián)劑選擇N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，用量為總單體的0.01-2.0mol％；

進(jìn)一步地，所述的引發(fā)體系為氧化-還原引發(fā)體系，引發(fā)劑為過硫酸鉀或過硫酸銨，所述的引發(fā)劑用量為總單體的0.1-1.0mol％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制得的雙層水凝膠組裝體，通過配位鍵使兩層相結(jié)合，具有優(yōu)良的界面結(jié)合力，同時(shí)避免了傳統(tǒng)制備雙層水凝膠的復(fù)雜、不可控工藝，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為雙層水凝膠及其界面結(jié)合方式的示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的分析。

圖1為雙層水凝膠及其界面結(jié)合方式的示意圖

實(shí)施例1、