[發明專利]籠狀中空多孔微球增強水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201711302908.8
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107936180B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 任秀艷;劉輝;高光輝
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C08F257/02
• 分類號: C08F257/02;C08F220/56;C08F220/18;C08F8/36;C08F112/08
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本發明提供的一種籠狀中空多孔結構乳液粒子增強增韌疏水締合水凝膠的制備方法，包括制備籠狀中空多孔結構乳液粒子和制備籠狀中空多孔結構乳液粒子增強增韌水凝膠。制備的籠狀中空多孔結構乳液粒子增強增韌水凝膠，不同于現有的疏水締合水凝膠和大分子微球水凝膠?；\狀中空多孔結構乳液粒子具有一定通透多孔，使水凝膠聚合單體貫穿于多孔微球，使多孔微球與水凝膠基本有很強的作用力，并且多孔微球具有一定的硬度。因此，籠狀中空多孔結構乳液粒子增強的水凝膠強度和韌性明顯提高。拉伸強度平均值為1.0?1.5 MPa，斷裂伸長率平均值為2600?3000%。解決了水凝膠增強增韌的關鍵技術問題，拓寬了水凝膠的應用領域。

技術領域

本發明屬于水凝膠的技術領域，涉及一種籠狀中空多孔微球增強水凝膠的制備方法。

背景技術

水凝膠是含有大量水的三維網狀交聯結構的高分子材料。水凝膠可以廣泛應用于食品、化妝品、污水處理、組織工程、藥物緩釋劑等方面。但水凝膠大多數因其交聯結構不均勻或交聯鍵的不可重構性使其韌性和強度較差而在一些需要高韌性高強度水凝膠的應用領域受到限制，比如說肌腱，軟骨等。因此，學者為了提高水凝膠的力學性能而設計出各種結構水凝膠，并先后提出了拓撲水凝膠、納米復合水凝膠、雙網絡水凝膠、大分子微球交聯水凝膠、疏水締合水凝膠等。

對于大分子微球復合水凝膠已經受到廣泛關注，汪輝亮等（Huang T, Xu HG,Jiao KX, Zhu LP, Brown HR, Wang HL, A novel hydrogel with high Mechanicalstrength: a macromolecular microsphere composite hydrogel, AdvancedMaterials, 2007, 19, 1622-1626）以γ射線輻照大分子微球使其表面產生過氧自由基，引發單體聚合形成抗壓縮性良好的水凝膠，大分子微球在體系中既起到了引發聚合的作用也達到了共價鍵交聯效果，在承受96%的壓縮形變下，壓縮強度達78.6Mpa，但并未展示拉伸斷裂強度。武永濤等制備了光引發基團的大分子納米微球，通過光照制備一種化學交聯大分子納米復合水凝膠（CN 101864045A）, 水凝膠的最大斷裂強度為600kPa，斷裂伸長為2500%。

因此，大分子微球復合水凝膠一個關鍵技術難點就是使水凝膠具有一定強度。未見相關采用籠狀中空多孔微球增強合水凝膠的報導。

發明內容

為了解決水凝膠的增強問題，本發明提供了一種籠狀中空多孔大分子微球增強水凝膠的制備方法，使水凝膠強度和韌性顯著提高，且未見有關籠狀中空多孔大分子微球增強水凝膠的制備方法的報導。

本發明提供的一種籠狀中空多孔大分子微球增強水凝膠的制備方法，步驟和條件如下。

[1]制備籠狀中空大分子微球

a.聚苯乙烯微球乳液的制備

1）將水、分散劑、分散助劑、共聚單體1、引發劑1按照質量比為100：30~50：30~35：600~800：1.0~1.5混合均勻，得到第一混合液；所述的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮，分散助劑為無水乙醇；共聚單體1為苯乙烯；引發劑1為偶氮二異丁腈；

2）將第一混合液在50~65℃條件下攪拌，并向其中通入氮氣30~40分鐘，充分除去溶解的氧氣，待體系中的空氣排空后，升溫至70~85℃，反應2~4小時，聚合反應結束后得到含有苯乙烯大分子微球的乳液末。

b.磺化聚苯乙烯微球的制備

1）將a中2）所制備的苯乙烯微球乳液、硫酸按照質量比為1:30~35，在燒瓶中混合均勻，超聲10~30分鐘，使其均勻分散，然后將燒瓶置入40~50℃的油浴鍋中，并持續攪拌20~24小時，用蒸餾水稀釋后離心分散，再用乙醇的水溶液洗滌三至五次，然后放入40~50℃的真空烘箱中烘干45~48小時，得到淡黃色磺化聚苯乙烯微球粉末。

c.籠狀中空多孔微球的制備