[發明專利]一種化學/離子雙交聯互穿網絡水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201710991345.1
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107722301B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 王文嬪;姚青;孫帥;王子秋;宋以法;李志波
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L25/18;C08L5/04;C08L33/24;C08L33/26
• 代理公司: 37241 青島中天匯智知識產權代理有限公司
• 代理人: 郝團代

本發明提供了一種含有咪唑陽離子的高強度化學/離子雙交聯互穿網絡水凝膠的制備方法。首先將4?氯甲基苯乙烯和親水性單體A(丙烯酰胺、N,N?二甲基丙烯酰胺或N?異丙基丙烯酰胺)通過自由基共聚得到聚合物A，然后將1?乙烯基咪唑、親水性單體A與含咪唑陽離子的單體B(含有咪唑陽離子的不飽和烴類)共聚得到聚合物B，之后將聚合物A和聚合物B的溶液與海藻酸鈉水溶液混合均勻，加熱進行偶聯反應達到化學/離子雙交聯的目的。本發明所制備的水凝膠力學性能優良，并且含有咪唑陽離子，具有抗菌特性，也可通過離子交換負載陰離子，在生物醫學(如藥物緩控釋放、抗菌)和輕工業(如負載金屬粒子催化)等領域具有潛在的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種互穿網絡水凝膠，具體地，涉及一種含有咪唑陽離子的高強度化學/離子雙交聯互穿網絡水凝膠的制備方法。

背景技術

水凝膠是一種具有親水性基團和三維網絡結構的功能高分子材料，能夠存儲大量的水分。水凝膠因具備高吸水率、良好的生物相容性和環境友好性等優勢被廣泛應用于生物醫藥、輕工業等領域。傳統水凝膠由于含有大量水分，力學性能較差，嚴重制約了其應用范圍。

雙網絡結構水凝膠是指水凝膠內部包含兩種互穿網絡，一般包含一種交聯密度較高的剛性聚合物網絡，一種交聯密度較低的柔性聚合物網絡，在保證水凝膠其他特性不受影響的基礎上，提高水凝膠的力學性能。海藻酸鈉是一種天然線性高分子多糖，是制備組織工程凝膠支架的優良材料之一。傳統的制備方法是將海藻酸鈉用鈣離子進行交聯形成水凝膠，該方法方便快捷，但是水凝膠在緩沖體系或鹽溶液中不穩定。研究者也開展了一些不同交聯劑共價交聯海藻酸鈉制備水凝膠的方法。中國發明專利201110268884.5對海藻酸鈉進行巰基化處理，再用氧氣氧化巰基交聯形成二硫鍵得到原位交聯海藻酸鈉水凝膠。中國發明專利201310287351.0公開了一種基于海藻酸鈉-聚丙烯酰胺水凝膠的制備方法，將海藻酸鈉溶解在水中，加入丙烯酰胺、甲叉雙丙烯酰胺交聯劑、過硫酸銨和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺催化劑，加熱引發聚合制備水凝膠，之后用非一價陽離子交聯得到高韌性海藻酸鈉-聚丙烯酰胺水凝膠。中國發明專利201611163396.7公開了一種改性生物活性玻璃/聚丙烯酰胺/氧化海藻酸鈉水凝膠敷料的制備方法，該水凝膠敷料由氧化海藻酸鈉、丙烯酰胺、N,N’-甲基雙丙烯酰胺、改性生物活性玻璃和水組成。

在水凝膠中構筑不同性質的網絡結構，達到改善水凝膠力學性能的目的。在一級化學網絡結構的基礎上構建二級物理網絡結構。可以通過在水凝膠中引入特定基團或離子，使水凝膠獲得一些新的特性。咪唑基團具有一定的抗菌功能，Yan F.et al.(ACS MacroLetters 2015,4,1094-1098)制備了聚咪唑離子液體膜材料，并研究了咪唑陽離子的抗菌性能。海藻酸鈉水凝膠已被廣泛的研究，如果在海藻酸鈉水凝膠中引入含陽離子的聚合物，在化學交聯的基礎上，建立離子交聯作用，并且可以在水凝膠中引入大量正負電荷，提高其親水性，拓寬其應用領域(如抗菌、負載金屬粒子催化等)。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度的化學/離子雙交聯互穿網絡水凝膠的制備方法，無需外加交聯劑，制備方法簡單，力學性能優異，并且水凝膠中富含咪唑陽離子，在生物醫藥、金屬催化等方面具有潛在的應用價值。

為達到上述目的，本發明所提供的高強度化學/離子雙交聯互穿網絡水凝膠，是以自由基聚合與偶聯反應形成含咪唑陽離子的第一化學網絡結構，由海藻酸鈉與咪唑陽離子通過離子交聯形成的第二物理網絡結構，所述的第一化學網絡結構與第二離子交聯網絡結構相互穿插。

本發明中提供的化學/離子雙交聯互穿網絡水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

(1)將4-氯甲基苯乙烯(VC)和親水性單體A溶解在溶劑中，混合均勻，加入引發劑，自由基聚合得到含芐氯基團的聚合物A；

(2)將1-乙烯基咪唑(VM)、親水性單體A和含咪唑陽離子的單體B溶解在溶劑中，混合均勻，加入引發劑，自由基聚合得到含咪唑基團和咪唑陽離子的聚合物B；