[發(fā)明專利]一種智能水凝膠及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011346652.2
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112480308B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅永豐;朱紅
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: C08F220/20
• 分類號: C08F220/20;C08F220/06;C08F222/14;C08F2/50
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能水凝膠及其制備方法。本發(fā)明智能水凝膠由甲基丙烯酸羥乙酯和丙烯酸通過光引發(fā)聚合而成，該水凝膠釋放到含水液體的表面，由于吸水過程和親疏水官能團互換現(xiàn)象可以在水面自主產(chǎn)生表面張力梯度差。本發(fā)明進一步拓寬了水凝膠的應(yīng)用范圍，有望應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、軟體機器人、液滴運輸?shù)阮I(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

馬拉高尼效應(yīng)是指液體會向表面張力低的區(qū)域流動，這是由于具有高表面張力的液體相較于低表面張力的液體對周圍的液體的拉力更大。現(xiàn)有的建立表面張力梯度的方式主要有兩種：（1）是通過溫度梯度引起表面張力的梯度；（2）是通過濃度梯度引起表面張力的梯度。

水凝膠是一種在水中能吸收大量的水而溶脹的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠。由于其較高的含水量、生物兼容性、可降解性和刺激響應(yīng)性等優(yōu)越的性能，在藥物控制釋放、組織工程、環(huán)境保護、光學(xué)調(diào)制、軟體機器人等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而現(xiàn)有的水凝膠還不具有自己建立表面張力梯度的能力，本發(fā)明中得到的新型智能水凝膠可以通過吸水作用和親疏水作用實現(xiàn)在含水液體表面自主產(chǎn)生表面張力梯度差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的智能水凝膠及其制備方法。該智能水凝膠釋放含水液體的表面，由于吸水作用和親疏水官能團互換現(xiàn)象可以在水面自主產(chǎn)生表面張力梯度差。

本發(fā)明提出的新型智能水凝膠，由甲基丙烯酸羥乙酯和丙烯酸聚合而成。

本發(fā)明還提供上述新型智能水凝膠的制備方法，具體步驟為：

將甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸和交聯(lián)劑、光引發(fā)劑混合成前驅(qū)液，進行輻照，得到在含水液面能產(chǎn)生表面張力梯度差的智能水凝膠。

本發(fā)明中，所述交聯(lián)劑優(yōu)選為乙二醇二甲基丙烯酸酯。

本發(fā)明中，所述光引發(fā)劑優(yōu)選為2-羥基-2-甲基苯丙酮。

本發(fā)明中，所述甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸與交聯(lián)劑和光引發(fā)劑的體積比以甲基丙烯酸羥乙酯為基數(shù)，設(shè)定為1，丙烯酸與其的體積比例范圍為0.2~1；交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯與其的體積比例范圍為0.02~1；光引發(fā)劑2-羥基-2-甲基苯丙酮與其的體積比例范圍為0.2~0.6。

本發(fā)明中，所述輻照在紫外燈下進行，所用紫外光波長為365納米，所述輻照的時間優(yōu)選為5秒~60分鐘。

本發(fā)明提供的新型智能水凝膠，其在含水液面上產(chǎn)生表面張力梯度差的具體原理如下：

所述新型智能水凝膠，在吸水之后由于內(nèi)部親疏水官能團為了減小表面能，從而將原先朝向外部的疏水官能團朝向內(nèi)部，在這個過程中，新型智能水凝膠在含水液面上產(chǎn)生表面張力梯度差并且被動態(tài)潤濕。

有益效果：本發(fā)明提供的新型智能水凝膠及其制備方法，實現(xiàn)了在均勻的含水液面上方，僅依靠水凝膠材料本身，即可構(gòu)建表面張力梯度差異，賦予了水凝膠材料一種全新的智能性能。并且本發(fā)明所提供的新型智能水凝膠制備方法較為簡單，可適用于工業(yè)生產(chǎn)中，因此有著實際應(yīng)用意義。

本發(fā)明的獨創(chuàng)性在于提供了一種通過光引發(fā)聚合的方法得到的新型智能水凝膠，所述的新型智能水凝膠可以在無需外界刺激的情況下通過自身的吸水作用，在均勻的含水液體表面可以產(chǎn)生表面張力梯度差異，為其在游動軟機器人等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了潛在的可能。

附圖說明

圖1為新型智能水凝膠制作流程圖。

圖2為新型智能水凝膠實物照片圖。

圖3為新型智能水凝膠的吸水曲線隨時間的變化圖。

圖4為新型智能水凝膠的接觸角隨時間變化的照片。

具體實施方式