[發明專利]采用非共價作用促進界面結合的雙層水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201710847659.4
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107840970B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 付俊;許祖翔;李金徽;肖穎;高國榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: 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所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開采用非共價作用促進界面結合的雙層水凝膠及其制備方法。本發明新型雙層水凝膠，將兩片材質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，形成具有優良界面結合力的雙層水凝膠。本發明制得的雙層水凝膠組裝體，通過配位鍵使兩層相結合，具有優良的界面結合力，同時避免了傳統制備雙層水凝膠的復雜、不可控工藝，具有良好的應用前景。

技術領域

本發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作用使兩層界面結合的雙層水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠是一種具有三維親水網絡結構的高分子材料，與生物組織存在巨大的相似性使其具備廣泛的生物應用前景。水凝膠驅動器可以在外界環境刺激下發生大的、復雜的形變，因此在智能器件領域受到了日益廣泛的關注。

制備雙層水凝膠是目前構筑水凝膠驅動器最常見的策略之一。外界刺激下兩層的差異性響應行為可以使水凝膠發生各向異性的彎曲變形。但現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，復雜且難以控制，兩層之間界面結合弱，大大限制了雙層水凝膠在驅動器等領域的實際應用前景。

發明內容

本發明的一個目的是針對現有技術不足，提供一種新型雙層水凝膠，利用配位鍵這種較強的超分子作用，即一個金屬離子同時絡合不同水凝膠上的配體，使兩層水凝膠之間產生結合力。

本發明新型雙層水凝膠，將兩片材質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，形成具有優良界面結合力的雙層水凝膠。

本發明的另一個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、交聯劑、引發劑溶解在去離子水中，得到預聚液；其中總單體濃度為1-7mol/L，丙烯酸在總單體中的摩爾分數為5-50％,總單體包括丙烯酸單體和親水性單體。

步驟(2)、將上述預聚液加入到模具中并密封，置于50-70℃環境中反應0.1-12小時，或加入10μl催化劑四甲基乙二胺常溫下反應0.1-12小時，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小時以上，最終得到具有良好的界面結合能力的雙層水凝膠。

進一步地，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。

進一步地，交聯劑選擇N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，用量為總單體的0.01-2.0mol％；

進一步地，所述的引發體系為氧化-還原引發體系，引發劑為過硫酸鉀或過硫酸銨，所述的引發劑用量為總單體的0.1-1.0mol％。

與現有技術相比，本發明制得的雙層水凝膠組裝體，通過配位鍵使兩層相結合，具有優良的界面結合力，同時避免了傳統制備雙層水凝膠的復雜、不可控工藝，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為雙層水凝膠及其界面結合方式的示意圖；

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步的分析。

圖1為雙層水凝膠及其界面結合方式的示意圖

實施例1、