[发明专利]一种采用激光诱导油水两相连续前端聚合快速制备双层水凝胶的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料制备技术领域，特别涉及一种采用激光诱导油水两相连续前端聚合快速制备双层水凝胶的方法。

背景技术

水凝胶材料是一类具有亲水基团，可以在水中吸取大量水而溶胀并保持一定水分而又不溶于水的拥有三维网络结构的新型功能高分子材料，兼有固体和液体的性质。由于水凝胶材料具有良好的物理化学性质以及极好的生物学性质等优点，因此水凝胶在生物医药、组织工程、农林业、工业等领域有着广泛的应用前景。

双层水凝胶材料，是通过将不同性质的单体分别溶于有机溶剂、水相溶剂中，形成均匀的油相溶液、水相溶液，随后引发分层的油、水两相溶液聚合产生的。由于油、水两相溶液组成不同，产生的水凝胶部分也不同，同时水凝胶是双层的，比单层水凝胶具有更多功能。目前尚未有发现采用激光诱导油水两相连续前端聚合制备双层水凝胶材料的报道。

前端聚合又被称为前沿聚合或者波聚合，是一种通过局部反应区域在水凝胶单体中的移动而将水凝胶单体转变为水凝胶的一种新型自由基反应模式。前端聚合是对含有单体和引发剂的混合物进行局部加热，引发剂受热分解，引发单体发生聚合反应。而后撤离热源，聚合反应本身产生的热量向未反应区域扩散，继续引发聚合，从而产生反应热扩散偶合循环的狭窄反应区域，此区域称为聚合前端。聚合前端不断自发向前推进，直到容器内的单体聚合完全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用激光诱导油水两相连续前端聚合快速制备双层水凝胶的方法；该方法具有速度快、效率高、成本低、成型快等优点，为实现油水两相连续聚合快速制备双层水凝胶提供了路径，在工业生产中具有较高的应用价值。

本发明的技术方案来为：一种采用激光诱导油水两相连续前端聚合快速制备双层水凝胶的方法，其具体步骤如下：

(1)将丙烯酸类单体、乙烯基单体、引发剂和交联剂溶于有机溶剂中，配成均匀油相溶液；将丙烯酸类单体、乙烯基单体、引发剂和交联剂按溶于水相溶剂中，配成均匀水相溶液；

(2)将上述均匀的油相、水相溶液按相同的体积比移入反应器中形成分层的油水两相溶液，对反应器上端利用激光处理，使引发剂受热分解，引发聚合反应；

(3)关闭激光反应器，依靠聚合反应放出的热向未反应区域扩散，直到整个反应器内所有原料全部转化为水凝胶；

(4)取出步骤(3)中所得的水凝胶进行干燥，最终得到双层水凝胶。

优选上述丙烯酸类单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸正十二脂、甲基丙烯酸十八脂、丙烯酸辛、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸氟烷烃酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸全氟辛基乙酯或甲基丙烯酸十二氟庚酯中的至少一种；所述乙烯基单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、丙烯酸辛、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸氟烷烃酯、甲基丙烯酸六氟丁酯或甲基丙烯酸全氟烷基乙基酯中的至少一种。

优选上述有机溶剂为甘油、二甲亚砜、N,N’-二甲基甲酰胺或1-甲基-2-吡咯烷酮中的一种；所述水相溶剂为水与二甲亚砜或者是水与甘油的一种；其中水占水相溶剂总质量的2～60％。

优选上述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯或二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种。优选上述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过硫酸铵、过硫酸钾或叔丁基过氧化氢中的一种。

优选上述的油相溶液中丙烯酸类单体占油相溶液总质量的20～60％，乙烯基单体占油相溶液总质量的20～60％，有机溶剂占油相溶液总质量的15～45％，交联剂占油相溶液总质量的0.5～5％，引发剂占油相溶液质量的0.25～4％；水相溶液中丙烯酸类单体占水相溶液总质量的20～60％；乙烯基单体占水相溶液总质量的20～60％；水相溶剂占水相溶液总质量的15～45％；交联剂占水相溶液总质量的0.5～5％；引发剂占水相溶液质量的0.25～4％。

优选上述的激光反应器为红外固体激光反应器、二氧化碳激光反应器或紫外激光反应器中的一种。优选激光反应器的工作电流为4～50mA，激光引发距离为1.5～20m，激光引发时间为5～60s。

有益效果：