[發明專利]超分子材料、溫敏性水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201811640318.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109438723B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 朱東雨;洪展鵬;黃東婉;陳欣杰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C08J3/075;C08L33/24;C08F120/54;C08F8/30;C08F8/00;C08F220/54;C08F220/60;C08F220/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本發明屬于超分子化學的技術領域，尤其涉及超分子材料、溫敏性水凝膠及其制備方法。包括第一構筑單元、第二構筑單元和第三構筑單元，第一構筑單元具有式一結構，第二構筑單元具有式二結構，第三構筑單元具有式三或/和式四結構，第一構筑單元、第二構筑單元與第三構筑單元基于金剛烷?環糊精主客體自組裝連接形成超分子材料。本發明還提供了一種水凝膠，包括以下步驟：將第一構筑單元、第二構筑單元、第三構筑單元和水混合，通過第一構筑單元、第二構筑單元和第三構筑單元的金剛烷?環糊精主客體進行自組裝，形成水凝膠。本發明的水凝膠解決了現有的水凝膠存在的其結構雜亂、不可調控，對于宏觀大裂紋自修復需要人工貼合的技術缺陷。

技術領域

本發明屬于超分子化學的技術領域，尤其涉及超分子材料、溫敏性水凝膠及其制備方法。

背景技術

自愈合是生物體最基本的特性，譬如皮膚和骨骼損傷后可以自動自愈合。水凝膠通常柔軟而富有彈性，具有很高的水含量，這些特性使水凝膠與生物組織結構十分相似，因此，通過合理的設計也可以使水凝膠材料實現類似生物體的自修復功能。具有自愈合功能的水凝膠可以自動修復由于極端外部條件(如大變形或外力破壞)所引起的材料區域性損傷、使受損的凝膠恢復其形狀和功能，從而延長凝膠材料的工作壽命和使用穩定性，優化經濟效益，實現軟材料的智能化、高效化和環境友好化。當今世界，智能自修復材料是一門新興起的綜合性科學。目前，具有自修復功能的水凝膠作為一種新型的智能軟材料已成為新材料領域的研究熱點之一。

基于主客體自組裝的超分子水凝膠是一種重要的自修復材料。日本大阪大學的Harada教授團隊利用β-環糊精(β-CD)和金剛烷(Ad)的主客體自組裝作用設計了預先自組裝的兩種乙烯基單體，然后通過自由基聚合獲得了一種自修復的水凝膠，該水凝膠切開的斷面相互貼合一起后可以立刻粘結起來(Kakuta T.,Takashima Y.,Nakahata M.,OtsuboM.,Yamaguchi H.,Harada A.,Adv.Mater.2013,25(20):2849-2853.)。

然而對于現有技術制備的自修復水凝膠，其制備方法不可控，凝膠網絡結構不夠規整和靈活可調。另外，對于已報道的自修復水凝膠，只有將切開的斷面手動貼合在一起后，在一定條件下才能觀察到自修復，也就是，只有當材料內部產生微小的裂紋，聚合物分子鏈段在自由擴散運動的過程中能夠相互接觸的情況下才可以實現自修復。而對于較大的裂縫使自修復材料斷面兩側不接觸時，往往需要手動將斷面兩端貼合在一起，否則便無法完成自修復。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是公開一種結構規整可調并具有溫度敏感性，以及無需人工貼合實現宏觀大裂紋自修復的溫敏性水凝膠。

本發明提供了一種超分子材料，包括第一構筑單元、第二構筑單元和第三構筑單元；

其中，所述第一構筑單元具有式一結構：

其中，R₁選自和中的一種或兩種，L1為或

所述第二構筑單元具有式二結構：

其中，R₂選自和中的一種或兩種，L2為或

所述第三構筑單元包括式三結構或/和式四結構：

其中，X選自Br或N₃；R₃選自或

其中，X選自Br或N₃；R₃選自或

所述第一構筑單元、所述第二構筑單元與所述第三構筑單元基于金剛烷-環糊精主客體自組裝連接形成超分子材料。

需要說明的是，式一、式二與式三結構三者基于金剛烷-環糊精主客體自組裝連接形成超分子材料，也可以是，式一、式二與式四結構三者基于金剛烷-環糊精主客體自組裝連接形成超分子材料，也可以是，式一、式二、式三與式四結構四者基于金剛烷-環糊精主客體自組裝連接形成超分子材料。