[發明專利]一種高強度高韌性抗菌型聚乙烯醇水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201810258625.6
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108395549A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 雷廷宙;張修強;任素霞;張艷彩;吳清林;董莉莉;李自杰;何曉峰;吳藝峰
• 申請（專利權）人: 河南省科學院能源研究所有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L29/04
• 代理公司: 鄭州浩德知識產權代理事務所(普通合伙) 41130
• 代理人: 涂連梅

本發明屬于功能化新材料領域，具體公開了一種高強度高韌性抗菌型聚乙烯醇水凝膠，由聚乙烯醇與茶多酚制備而成。本發明還公開了該水凝膠的制備方法，包括以下步驟：（1）將聚乙烯醇加入水中制備懸浮液，攪拌升溫至95℃以上得到聚乙烯醇水溶液；（2）向聚乙烯醇水溶液中加入茶多酚，在90℃以上攪拌，得到茶多酚和聚乙烯醇的混合液；（3）將混合液轉移至模具中于室溫下成型，置于零度以下冷凍，然后置于室溫下解凍，該冷凍?解凍循環過程即為一個凍融循環；（4）重復凍融循環。本發明制備的水凝膠最大拉伸強度和最大斷裂延長率分別是未添加茶多酚聚乙烯醇水凝膠的2.7倍和2.5倍，并表現出良好的抗菌性。

技術領域

本發明屬于功能化新材料領域，具體涉及一種具備高強度高韌性抗菌型的聚乙烯醇水凝膠及其制備方法。

背景技術

高分子水凝膠是由高分子鏈段經物理或化學交聯形成的一類具有三維網絡結構，可保存大量水溶劑，并具有一定的機械強度的新型軟濕復合材料。與傳統的剛性材料相比，高分子水凝膠具有一定的形變性能，并能對外界的刺激做出響應以及具有形狀記憶功能，因此在工業、農業、組織工程以及生物醫用材料方面具有非常廣泛的應用。由于此類水凝膠含有大量的水，導致其力學性能較差，因此開發出具有較高強度和韌性的高分子水凝膠仍然是現在研究的熱點方向。

聚乙烯醇簡稱PVA，分子式為[C₂H₄O]_n，是一種用途相當廣泛的水溶性高分子聚合物，具有良好的生物相容性和無毒性。聚乙烯醇具有許多優異的特性，如良好的成膜性和機械性能等。聚乙烯醇目前在膜材料方面應用廣泛。通過將聚乙烯醇水溶液通過多次冷凍-解凍循環過程（凍融循環）制得聚乙烯醇水凝膠，其凝膠的物理交聯點來自于聚乙烯醇段間部分羥基因氫鍵作用以及經冷凍誘導生成的大量微晶區，最終形成物理交聯的三維網絡，得到具有一定機械強度水凝膠材料，且水凝膠的機械強度受聚乙烯醇和濃度和凍融循環次數的影響。通常情況下，提高濃度和增加凍融循環次數可明顯增加水凝膠的機械強度，但是隨著交聯點的增加，韌性則會明顯下降。

茶多酚（Tea Polyphenol，TP）是從茶葉中提取出來的一類多酚羥基類有機化合物，主要成分為兒茶素類化合物。茶多酚是一類天然的高效抗氧化劑、紫外吸收劑并具有廣譜、抑菌消毒的性能，目前已經報道將多酚類化合物添加到聚氨酯（J. Appl. Polym.Sci.,2003, 90: 2756-2763）酚醛樹脂（J. Appl. Polym. Sci., 2001, 8l: 1567-1571）中賦予其抗菌除臭的功能，而將茶多酚加入到聚乙烯醇溶液中制備高強度、高韌性和抗菌功能的水凝膠材料至今未有報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具備高強度、較高韌性以及良好抗菌性的聚乙烯醇基水凝膠，提供其相應的制備方法則是發明的另一個目的。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高強度高韌性抗菌型聚乙烯醇水凝膠，由聚乙烯醇與茶多酚制備而成。

進一步地，水凝膠中，聚乙烯醇與茶多酚的質量比為（5～15）:（0.2～5）。

上述高強度高韌性抗菌型聚乙烯醇水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

（1）將聚乙烯醇加入水中制備懸浮液，攪拌升溫至95℃以上得到聚乙烯醇水溶液；

（2）向聚乙烯醇水溶液中加入茶多酚，在90℃以上攪拌，得到茶多酚和聚乙烯醇的混合液；

（3）將混合液轉移至模具中于室溫下成型，置于零度以下冷凍，然后置于室溫下解凍，該冷凍-解凍循環過程即為一個凍融循環；

（4）重復凍融循環。

進一步地，步驟（1）中，聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的質量分數為10～20%。