[發明專利]一種高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202010062527.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111171342B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 許建雄;謝少文;張昌凡;譚海湖;龔果;陳殷
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L5/12;C08L51/10;C08F292/00;C08F220/58
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 楊千尋;馮振寧

本發明公開了一種高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠及制備方法，將雙鍵修飾的稀土摻雜NaREF4熒光納米顆粒加入到瓊脂、單體、引發劑組成的溶液體系中，經過光引發聚合，產生物理交聯和化學交聯，制得高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠。本發明通過加入雙鍵修飾的稀土摻雜NaREF4熒光納米顆粒賦予水凝膠可調、隱蔽的熒光特性，其表面修飾的雙鍵能與水凝膠單體交聯充當納米交聯劑，增加水凝膠網絡的交聯度，提升其力學性能。本發明制備的水凝膠不僅具有高力學強度、高韌性、耐疲勞及自愈性能，而且具有可調、隱蔽的熒光性能，在生物檢測、傳感、智能包裝等領域有很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及納米復合水凝膠的制備領域，更具體地，涉及一種高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠是由親水性聚合物構成的高分子三維網絡，它能夠吸附大量的水，吸收水后具有十分柔軟的特性和優異的生物相容性，這些特殊的結構特性使得水凝膠在組織工程、藥物輸送載體、傳感器和致動器、酶的固定化、人造器官、藥物和基因輸送，傷口敷料等領域有著廣泛的應用前景。然而，傳統的水凝膠通常存在凝膠強度低、韌性差和吸水速度慢等缺點，無法滿足具有特殊功能要求的應用。現有技術中針對提高水凝膠的力學性能進行了深入的研究和探索，開發了幾類具有優異機械性能的新型水凝膠，（雙網絡水凝膠、拓撲型水凝膠、復合水凝膠、疏水締合凝膠等）。與上述水凝膠相比，納米復合水凝膠的制備工藝簡單，而且納米水凝膠的性能得到極大的改善，進而，具備功能性的納米顆粒還能夠為水凝膠帶來新的特性，使得水凝膠的應用得到進一步的擴展。

由熒光納米粒子和水凝膠基質結合制備而得的熒光納米復合水凝膠是一類新型的納米復合水凝膠材料，由于其具有良好的生物相容性，響應性以及不同的熒光物質會提供不同的熒光特性等特點，大大擴展了其在探針，形狀記憶，開關和生物檢測等方面的應用范圍。但大多數熒光納米復合水凝膠是通過物理交聯作用將熒光納米粒子嵌入到水凝膠基質中而形成的，但是，在外界苛刻的環境下，水凝膠基質的熒光物質容易產生浸出。此外，嵌入的熒光納米粒子并沒有有效解決自身結構的不均勻性和缺少能量耗散機制，力學性能和恢復性等問題。因此，尋求一種適合的方法復合熒光納米粒子和水凝膠基質，提高復合水凝膠材料的力學性能和熒光性能在擴展水凝膠應用方面至關重要。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠的制備方法，利用瓊脂形成物理交聯的第一網絡，利用稀土摻雜NaREF₄熒光納米顆粒為納米交聯劑和熒光填料與單體共聚形成第二網絡，制備高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠。

本發明的另一目的在于提供上述制備方法得到的高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠，具有高力學強度和韌性、耐疲勞、優良自愈性及可調、隱蔽的熒光性能。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠的制備方法，利用瓊脂形成物理交聯的第一網絡，利用雙鍵修飾的稀土摻雜NaREF4熒光納米顆粒為納米交聯劑和熒光填料與單體共聚形成第二網絡，制備高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠，所述制備方法包括以下步驟：

S1.以稀土金屬鹽為原料，通過熱分解法制備稀土摻雜NaREF₄熒光納米顆粒;

S2.以步驟S1得到的稀土摻雜NaREF₄熒光納米顆粒為原料，以含雙鍵的硅源為改性劑，通過反相微乳法制備雙鍵修飾的NaREF₄熒光納米顆粒；

S3.以步驟S2得到的雙鍵修飾的NaREF₄熒光納米顆粒為納米交聯劑和熒光填料，與瓊脂、單體、光引發劑和去離子水均勻混合后形成聚合物前驅體，加熱后注入模具，冷卻，光聚合后得到高強韌自修復熒光雙網絡水凝膠。