[發(fā)明專利]一種殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310411285.7
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116515137A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫宏剛;曹皓;楊建軍;胡文霞;陳萬軍;楊琳娜;張靜元;陳永福
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器裝備集團西南技術(shù)工程研究所
• 主分類號: C08J3/24
• 分類號: C08J3/24;C08J3/075;C08B37/08;C08L5/08;C08L71/02
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

一種殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠，是采用甲基丙烯酸酐和3,4?二羥基苯甲醛對殼聚糖進行改性，制備兒茶酚/甲基丙烯酰化殼聚糖（CMC），然后與聚乙二醇二丙烯酸酯進行光交聯(lián)，最后采用硫酸鹽浸泡處理得到。本發(fā)明中制備的殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠，同時存在光交聯(lián)、氧化交聯(lián)和物理交聯(lián)的多重交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使得水凝膠具有優(yōu)良的力學(xué)性能，基材附著力和抗溶脹性能，其水凝膠可在基材表面原位成型，且水凝膠具有優(yōu)異的抗菌性和抗蛋白附著作用，為制備環(huán)保型防污材料提供看了新思路，可應(yīng)用于海洋防污領(lǐng)域，也可用于生物醫(yī)學(xué)防污領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水凝膠材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

附著在船體或海洋結(jié)構(gòu)物水下表面的海洋微生物和大型生物稱為海洋生物污損，它給與海洋工業(yè)有關(guān)的許多領(lǐng)域帶來了嚴重的經(jīng)濟、環(huán)境和健康問題，例如在航運業(yè)中，附著在船底的生物會降低船舶速度，研究表明由生物污損所產(chǎn)生的摩擦阻力占到了船體阻力的90％，由此導(dǎo)致的額外燃料消耗高達40％，每年造成了數(shù)十億美元的浪費和數(shù)億噸溫室氣體的排放。同時，生物污損還會腐蝕所接觸的船體表面，縮短船舶使用壽命。被污損附著的船舶還會造成交叉生物污染，將某一海域的海洋物種運送到另一個新的海洋環(huán)境中，給海洋生態(tài)環(huán)境造成潛在的威脅。在船舶等水下表面涂覆防污涂層是防止海洋生物附著最方便、最有效、最經(jīng)濟的手段。傳統(tǒng)的防污涂層材料如有機錫防污涂料、氧化亞銅防污涂料、氧化鋅防污涂料等殺菌防污涂料，由于含有大量的重金屬，可能會引發(fā)嚴重的海洋環(huán)境危機。自2008年起有機錫防污涂料在全球范圍內(nèi)已被禁止銷售，隨后以氧化亞銅作為殺菌劑的防污涂料也受到了嚴格的限制。

在眾多新型海洋防污涂層材料中，水凝膠材料被認為是最有前途的候選材料。然而目前水凝膠的實際應(yīng)用仍然存在著關(guān)鍵挑戰(zhàn)，水凝膠機械性能較差且在基材處附著能力較弱，并且浸泡在水后易于溶脹會使其機械性能和附著能力嚴重下降，除了其能形成水化層和柔軟的特點外，無其他抗污特性。因此研究開發(fā)新的具有良好力學(xué)性能和粘附能力、低溶脹的抗污水凝膠依然具備現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠。

本發(fā)明另一目的在于提供上述殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠的制備方法。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠，其特征在于：所述水凝膠采用甲基丙烯酸酐和3,4-二羥基苯甲醛對殼聚糖進行改性，制備兒茶酚/甲基丙烯酰化殼聚糖(CMC)，然后與聚乙二醇二丙烯酸酯進行光交聯(lián)，最后采用硫酸鹽浸泡處理得到。

上述殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行：

步驟(1)：制備CMC

取殼聚糖溶于醋酸水溶液，加入甲基丙烯酸酐反應(yīng)，然后調(diào)節(jié)pH后，再加入3,4-二羥基苯甲醛溶液，室溫下攪拌反應(yīng)后，加入硼氫化鈉繼續(xù)反應(yīng)得懸浮物，采用鹽酸將懸浮物溶解得到CMC溶液，經(jīng)透析、干燥得CMC(兒茶酚/甲基丙烯酰化殼聚糖)；

步驟(2)：制備殼聚糖/聚乙二醇光交聯(lián)水凝膠

將CMC溶于醋酸水溶液，加入聚乙二醇二丙烯酸酯和光引發(fā)劑制得預(yù)成膠液，將預(yù)成膠液倒入模具中，在紫外光下交聯(lián)固化，得到殼聚糖/聚乙二醇光交聯(lián)水凝膠；

步驟(3)：形成多重交聯(lián)

將殼聚糖/聚乙二醇光交聯(lián)水凝膠浸泡在硫酸鹽溶液中，產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)，即得殼聚糖/聚乙二醇多重交聯(lián)水凝膠。

進一步，所述步驟(1)中殼聚糖在醋酸溶液中的質(zhì)量濃度為0.5～2.75％，殼聚糖、甲基丙烯酸酐和3,4-二羥基苯甲醛的質(zhì)量比為1:0.35～3:1～2.75，所述殼聚糖為高粘度殼聚糖，粘度400mPa·s。