[發明專利]一種高強度結晶共網絡水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 201810696520.9
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108929445A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 成都華點知享知識產權運營有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08F261/04;C08F220/32;C08F220/56;C08F220/18;C08F251/00;C08F220/06
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 杜朗宇;茍銘

本發明公開了一種高強度結晶共網絡水凝膠及其制備方法，所述制備方法包括以下過程：（1）將中性聚合物和甲基丙烯酸縮水甘油酯等反應得到甲基丙稀酸縮水甘油酯接枝的聚乙烯醇水溶液；（2）將步驟（1）所得溶液與第一網絡單體、表面活性劑、疏水單體、引發劑，加熱反應得到水凝膠；（3）將該水凝膠進行凍融處理，即得到所述高強度共網絡水凝膠。本發明得到的水凝膠具有較高的機械強度和良好的自愈功能。

技術領域

本發明涉及一種高強度結晶共網絡聚合物水凝膠及其制備方法。

背景技術

聚合物水凝膠是一類通過物理或化學相互作用形成的具有三維網絡結構的材料，它可以吸收大量的水而不會溶解，這使其具備了與生物軟組織相關的特性，部分水凝膠還具有刺激響應性，能對外部的光，熱或pH做出應答，因此水凝膠被廣泛應用于生物領域，例如藥物控釋，傷口敷料或傳感器等。但是傳統的水凝膠機械強度低，韌性差，極大地限制了其應用領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有較高的機械強度，具有良好的自愈功能的水凝膠。

本發明的技術方案如下：

一種高強度結晶共網絡水凝膠的制備方法，其包括以下步驟：

（1）將中性聚合物和甲基丙烯酸縮水甘油酯加入去離子水中，其后滴加三乙胺，90~95℃油浴攪拌1~3h，得到透明均勻的甲基丙稀酸縮水甘油酯接枝的聚乙烯醇水溶液；

（2）將步驟（1）所得溶液冷卻至室溫，加入鹽酸中和，其后加入第一網絡單體、表面活性劑、疏水單體、引發劑，攪拌均勻，其后加熱反應得到水凝膠；

（3）將所述水凝膠進行凍融循環3~5次，將水凝膠置于-20~-10℃冷凍，然后室溫解凍,產生結晶，即得到所述高強度共網絡水凝膠；

其中所述中性聚合物為聚乙烯醇和/或瓊脂；

所述第一網絡單體為丙烯酰胺或丙烯酸中的任一種；

所述疏水單體為甲基丙烯酸十八酯和/或甲基丙稀酸月桂酯。

由以上制備方法得到的高強度結晶共網絡水凝膠中，第一網絡為疏水締合的高強度丙烯基聚合物，第二網絡為結晶交聯的柔性鏈的中性聚合物，兩個網絡之間除了氫鍵相互作用外，還由帶有雙官能團的化學交聯劑甲基丙烯酸縮水甘油酯交聯，在受到外力作用時，連接兩個網絡之間的化學鍵首先斷裂，然后第一層的剛性網絡的疏水微區發生斷裂，提供較高的模量，第二層的柔性網絡在受力過程中則起到分散應力，吸收能量的作用，使共網絡水凝膠能夠承受較大的形變量和應力。并且得到的結晶共網絡水凝膠中，由于疏水微區和氫鍵的相互作用，水凝膠在外力作用下發生斷裂后，可在室溫或加熱條件下自愈合。

優選的是，所述中性聚合物與所述甲基丙烯酸縮水甘油酯的質量比為5~10:1~8。

另外優選的是，所述的第一網絡單體加入量為步驟（1）所得溶液質量的10~20wt%。

另外優選的是，所述引發劑為過硫酸銨和/或過硫酸鉀，其質量為第一網絡單體的0.6~0.7%。

另外優選的是，所述的疏水單體的質量為步驟（1）所得溶液質量的2~3%。

另外優選的是，所述的表面活性劑為十六烷基苯磺酸鈉，或十六烷基硫酸鈉和氯化鈉的組合。

另外優選的是，所述表面活性劑的總質量為甲基丙烯酸縮水甘油酯的1.5~3倍；當表面活性劑為十六烷基硫酸鈉和氯化鈉的組合時，其中十六烷基苯磺酸鈉的質量為甲基丙烯酸縮水甘油酯的1~2倍,氯化鈉為十六烷基硫酸鈉的0.5~1.2倍。

另外優選的是，所述步驟（2）中的加熱溫度為50~60℃,反應時間為5~6h。