[發明專利]一種聚天冬氨酸半互穿納米復合水凝膠及其制備工藝

有效

• 申請號: 201711451596.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108164903B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 童東紳;萬敏;陳煥新;胡軍
• 申請（專利權）人: 浙江交通科技股份有限公司;浙江工業大學
• 主分類號: C08L33/26
• 分類號: C08L33/26;C08L79/08;C08L29/04;C08K9/02;C08K3/34;C08F220/56;C08F222/38
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及一種聚天冬氨酸半互穿納米復合水凝膠，所用丙烯酰胺單體是一種非離子單體，可以提高水凝膠的耐鹽性能，提高水凝膠的質量，所用線型高分子聚乙稀醇能形成半互穿聚合物網絡結構的同時大大提高復合水凝膠的機械性能，所用生物質原料聚天冬氨酸屬于無毒、無害、可降解的環保型材料，對環境友好，含有大量的羧基和酰胺基團，使分子鏈具有良好的水溶性，當其含量較少時，可改善水凝膠的水合性，此外所用膨潤土含有大量陽離子，其容易離子化并分散到聚合物網絡中以增強復合材料的親水性和增加其吸水性，而且膨潤土是一種耐鹽性粘土，將其引入聚合物網絡中，能大大增強其耐鹽性能。

技術領域

本發明涉及一種水凝膠領域，尤其涉及一種聚天冬氨酸半互穿納米復合水凝膠。

背景技術

水凝膠通常是指由用水作為分散介質的親水性不溶性聚合物的三維交聯網絡組成的一類軟物質。由于網絡中有大量的水，水凝膠以半液體狀和半固體狀態存在，因此具有高的儲水能力，彈性，柔韌性和滲透性。這種結構能夠吸收和保持大量的水，即使在一定壓力下也可以很難除去保存的水。它可以減少灌溉水的消耗，提高土壤中保留的肥料用量，降低植物的死亡率。因此，由于其優良的性能，已廣泛應用于農業和園藝。然而，以常規方式制備的大多數聚合物水凝膠表現出差的機械性能和穩定性，從而限制了它們作為生物材料的潛在應用。在過去幾十年中，水凝膠科學領域的許多工作一直致力于改善水凝膠的機械性能。但對于傳統的共價交聯水凝膠，聚合物網絡的高吸水性和良好的機械性能是相反的。因此，同時制備具有高吸水性和優異機械性能的水凝膠是一個巨大的挑戰，更別說提高其穩定性這一大難題了。

近年來，半互穿聚合物網絡（semi-IPN）結構引起了關注。半IPN是一種混合兩種聚合物的方法，其中線性聚合物鏈擴散到預先形成的聚合物網絡中以在不形成化學鍵的情況下，在兩種聚合物之間產生額外的非共價相互作用。由半IPN技術產生的產品通常表現出優于單一聚合物的驚人性能，即半IPN結構可以提高產品的溶脹能力，機械穩定性和比表面積。但半IPN SAP的高生產成本和較差的生物降解性限制了其更廣泛的應用。

雖然已有研究人員研制出具有高吸水性，pH穩定性和耐鹽性的復合水凝膠，但要進一步提高其機械性能的水凝膠很少有報道。再者，水凝膠的應用也面臨生物降解性差，生產成本高等問題。

中國專利局于2015年5月13日公開了一種高強度水凝膠的發明專利授權，授權公告號CN103131054B，該發明專利采用聚電解質合成第一網絡水凝膠，此后進行交聯得到高強度的雙網絡水凝膠，但是其仍存在生產工藝較復雜，難以批量化生產，耐鹽性能較低等問題。

發明內容

為解決上述現有技術制備的水凝膠機械性能和穩定性較差，生產工藝較復雜，難以批量化生產，耐鹽性能較低等問題，本發明提供了一種合成工藝簡單，生產設備簡單，成本低廉，耐鹽性強，可廣泛應用于農業和園林等方面的一種聚天冬氨酸半互穿納米復合水凝膠。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種聚天冬氨酸半互穿納米復合水凝膠，所述聚天冬氨酸半互穿納米復合水凝膠的原料包括以下重量份數的物質：無機改性膨潤土1～5份，丙烯酰胺單體8～125份，聚乙烯醇2～35份，交聯劑0.0008～12.5份，引發劑0.0032～15份和高分子量聚天冬氨酸1.8～25份。

作為優選，所述聚天冬氨酸半互穿納米復合水凝膠的原料包括以下重量份數的物質：無機改性膨潤土2～3份，丙烯酰胺單體16～75份，聚乙烯醇4～19份，交聯劑0.0016～7.5份，引發劑0.0064～9份和高分子量聚天冬氨酸3.2～15份。

作為優選，所述聚天冬氨酸半互穿納米復合水凝膠的原料包括以下重量份數的物質：無機改性膨潤土2份，丙烯酰胺單體50份，聚乙烯醇12份，交聯劑0.0050份，引發劑0.20份和高分子量聚天冬氨酸10份。