[發明專利]一種四重形狀記憶水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201810457851.7
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108641038B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 王茹;李信;徐雙鳳;王亞玲;胡再銀
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F220/06
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 郭萍

本發明提供一種四重形狀記憶水凝膠及其制備方法，該四重形狀記憶水凝膠是在聚丙烯酸的聚合物網狀結構內包裹有分散的殼聚糖分子所構成，按質量份數計，是由下述原料混合所得懸浮液制備為水凝膠得到：殼聚糖混合溶液5～25份，去離子水5～20份，丙烯酸3～15份，引發劑0.1～1份，交聯劑0.01～0.1份。本發明所提供的四重形狀記憶水凝膠具有較好的物理特性及高速形狀記憶、形狀恢復的特點，其制備方法簡單，反應時間可控。

技術領域

本發明屬于水凝膠技術領域，涉及一種四重形狀記憶水凝膠及其制備方法，尤其涉及分別具有氯化鈉溶液響應性、氫氧化鈉溶液響應性、金屬離子響應性的四重形狀記憶殼聚糖水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠是以水為分散介質，具有親水性而又不溶于水且能夠吸收大量水分具有交聯結構的高分子聚合物材料。形狀記憶水凝膠是一類智能、柔軟和潮濕的材料，具有形狀記憶的能力，并響應于外部刺激而恢復到原來的形狀。形狀記憶水凝膠作為一種新興材料，具有較為廣闊的發展前景，具有變形度高、質輕、成本相對較低且易加工的特點，在骨組織修復等醫療領域、機器軟關節材料等材料領域都具有較佳的應用前景，但目前形狀記憶水凝膠的普遍存在力學強度不足、耐壓縮性不好的缺點，因此大部分研究仍處于摸索階段，無法投入實際應用。并且，傳統的形狀記憶水凝膠往往要在pH值、溫度、光、電、磁場、生物分子等環境條件的影響下發生形狀記憶效應，此外目前傳統的形狀記憶水凝膠多是二重和三重形狀記憶水凝膠。盡管近年來對多重形狀記憶水凝膠的研究進展迅速，可是在常溫下直接使用簡單的化學溶液進行多重形狀記憶仍舊較為罕見。

現有技術中，2016年文獻《A multi-responsive hydrogel with a triple shapememory effect based on reversible switches》一文中公開了一種三重形狀記憶水凝膠，其主要原料是丙烯酰胺、殼聚糖和氧化葡萄糖，其制備方法是將原料與交聯劑、引發劑充分混合后加熱即可。該文獻所制備得到的三重形狀記憶水凝膠，分別在堿性條件下及與金屬離子發生絡合反應條件下固定臨時形狀，并能夠恢復為原始形狀。但是，上述三重形狀記憶凝膠仍存在若干缺陷因此不具備工業應用前景，例如響應時間長、力學性能不足等缺陷，并且其僅能實現三重形狀記憶。

形狀記憶水凝膠在實際運用中，其可實現形狀記憶的重數越多，可運用的范圍就越廣，響應時間的長短更是直接影響到材料的靈敏性，力學性能在用于機器手臂等領域時則會直接影響到設備的承重能力。因此，若有一種形狀記憶水凝膠能夠具備三重以上的形狀記憶功能，且具有較短的響應時間及較好的力學性能，將具有一定的市場應用前景及對于整個行業研究起到推進作用。

發明內容

為了解決現有技術中的缺點，本發明提供一種四重形狀記憶水凝膠及其制備方法，該水凝膠具有較好的物理特性及高速形狀記憶、形狀恢復的特點，其制備方法簡單，反應時間可控。

為實現上述目的，本發明是采用由以下技術措施構成的技術方案來實現的。

一種四重形狀記憶水凝膠，是在聚丙烯酸的聚合物網狀結構內包裹有分散的殼聚糖分子所構成，按質量份數計，是由下述原料混合所得懸浮液制備為水凝膠得到：

其中，按質量份數計，所述殼聚糖混合溶液是在100份pH為4～6的弱酸溶液加入2～6份殼聚糖，攪拌至少12h，待殼聚糖溶解后，即得。

上述四重形狀記憶水凝膠的制備方法，按質量份數計，其制備步驟包括：

(1)將弱酸與去離子水混合配制pH為4～6的弱酸溶液；

(2)在100份步驟(1)所得弱酸溶液中加入2～6份殼聚糖，攪拌至少12h，待殼聚糖溶解后，即得殼聚糖混合溶液；