[發明專利]一種大分子微球強韌化水凝膠的方法

在審

• 申請號: 202010142722.6
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111218010A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 鄶羽;周勤;王洪渤;何佳歡;李晨陽;劉堯
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08F220/18;C08F120/56;C08F220/56;C08L33/26;C08L33/10
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 李外

本發明提供一種大分子微球強韌化水凝膠的方法，屬于水凝膠制備技術領域。該方法是先制備固定橡膠粒子尺寸的PBA種子乳液，然后將到大分子微球引入至水凝膠體系中，該方法通過引入PBA大分子微球作為交聯中心，大分子微球能夠很好的起到應力分散的作用，賦予大分子微球復合水凝膠優異的力學性能，同時并控制PBA大分子微球膠乳中接枝劑的含量和水凝膠體系中PBA大分子微球膠乳的加入量，從而達到增強聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺/甲基丙烯酸十六烷基酯水凝膠的強度和韌性。

技術領域

本發明屬于水凝膠制備技術領域，具體涉及一種大分子微球強韌化水凝膠的方法。

背景技術

大分子微球(MMs)通常對環境敏感，主要用于藥物遞送系統。大分子微球由于自身特性原因，自身很難形成水凝膠。即使形成有些通過大分子微球形成的水凝膠，它的機械性能也是非常的差。所以，科研工作者都是通過把大分子微球引入水凝膠體系中來改善水凝膠的性能。與傳統的疏水締合水凝膠相比，這種微球交聯水凝膠的斷裂應力和斷裂應變得到了顯著的加強。而且水凝膠還具有很好的抗刺穿性能。基于這種橡膠粒子增韌塑料的機理，可以清楚的知道，微球不僅可以阻止裂紋的進一步延伸，而且受力變形時可以被拉伸從而吸收大量的能量。可以設想這種來源于橡膠粒子增韌塑料新穎的設計，能夠有效的增韌、增強水凝膠的性能，得到了很好的證實，這將大大的開拓了強韌水凝膠在生物醫學上的應用，例如人造肌健、人造軟骨、人造皮膚等。PBA大分子微球能夠很好的起到應力分散的作用，賦予大分子微球復合水凝膠優異的力學性能，可承受96％的壓縮形變而不發生破壞。其中均勻的網絡交聯結構，微球的可逆形變以及微球與基體之間的空洞化效應均能使水凝膠在外力作用下有效地耗散能量，所以該水凝膠表現出良好的性能。疏水作用力作為一種典型的次級鍵，在生命系統中承擔著很重要的作用。比如，疏水作用對于含磷脂雙分子層的生物膜的結構穩定有著至關重要的作用，因為磷脂雙分子層是由連接有高度親水小分子基團的長脂肪鏈通過定向排列而構成。近年來，受生物啟發，將疏水作用用于改善水凝膠的機械性能也受到越來越多研究者的關注。將具有長疏水烷基鏈的分子引入到水凝膠的主鏈中，因疏水相互作用力的驅動而相互聚集在一起，形成疏水締合微區，親水的聚合物分子鏈將疏水締合微區彼此連接，從而形成均勻的三維網絡結構。凝膠網絡在受力變形過程中，疏水締合微區中疏水分子鏈的可逆解離耗散能量，導致水凝膠具有優異的韌性。由于疏水締合的活化能與熱能處于同一個數量級，凝膠網絡中疏水作用的締合與解離維持在一個動態平衡過程，因此水凝膠還具有良好的自愈合和自恢復性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種大分子微球強韌化水凝膠的方法，該方法通過控制PBA大分子微球膠乳中接枝劑的含量和水凝膠體系中PBA大分子微球膠乳的含量，從而提高聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺/甲基丙烯酸十六烷基酯水凝膠的強度和韌性。

為達成上述目的，本發明是通過以下技術實現的：

本發明提供一種大分子微球強韌化水凝膠的方法，包括：

步驟一：制備固定橡膠粒子尺寸的PBA種子乳液

將單體丙烯酸丁酯和接枝劑混合均勻，得到混合單體，將混合單體在70-75℃、常壓，氮氣保護下，加入蒸餾水、十二烷基硫酸鈉和過硫酸鉀水溶液，攪拌3-4小時后，得到PBA大分子微球乳液；所述的接枝劑為丙烯酸雙環戊二烯酯或甲基丙烯酸烯丙酯；

步驟二：將到大分子微球引入至水凝膠體系

在25-40℃條件下，將步驟一得到的PBA大分子微球乳液投入到蒸餾水中，或者將步驟一得到的PBA大分子微球乳液和甲基丙烯酸十六烷基酯投入到蒸餾水中，攪拌至均一溶液，然后加入丙烯酰胺、四甲基乙二胺和過硫酸鉀水溶液，繼續攪拌15-20分鐘后將混合溶液轉移至反應模具中，密封，放入25-40℃的真空烘箱中反應，得到大分子微球增韌的聚丙烯酰胺水凝膠或者大分子微球增韌的聚丙烯酸/甲基丙烯酸十六烷基酯水凝膠。

優選的是，所述的PBA大分子微球乳液中微球的粒徑為300nm。