[发明专利]一种疏水微球增韧增强物理交联双网络水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水凝胶的合成和增强增韧技术，涉及一种疏水微球增韧增强物理交联双网络水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是具有三维网状交联结构的高分子材料。由于分子结构中主要是亲水的大分子，所以能吸收大量的水。水凝胶性质柔软，类似于生命组织材料，有良好的生物相容性，因此被广泛应用于组织工程、药物缓释剂、组织支架材料等。但大多数水凝胶因为其力学性能较差在一些需要高韧性高强度水凝胶的应用领域受到限制，比如说肌腱，软骨等。中国国内很多的学者致力于研究水凝胶力学性能的提高和改善。先后实现了大分子拓扑水凝胶、纳米复合水凝胶、双网络水凝胶、大分子微球交联水凝胶、疏水缔合水凝胶等。而中国水凝胶的研究和开发较晚，水凝胶材料的技术水平和应用水平与日本、美国等发达国家有一定的差距，中国所需要的水凝胶大部分是进口，因此，水凝胶的开发和研究对中国市场具有十分重要的意义。

传统的双网络水凝胶虽然在很大程度上提高了水凝胶的力学性能，例如传统的化学交联双网络水凝胶中第一网络为强电解质，拉伸过程中断裂破碎，小碎块成为第二网络应力分点和物理交联点，使第二网络的力能性能缺陷减少，水凝胶的力学性能有所提高，但还不能满足对水凝胶力学性能的要求。为了更进一步提高双网络水凝胶的力学性能，研究工作者已取得了一定的效果。国内河南理工大学陈强等（ANovelDesignStrategyforFullyPhysicallyLinkedDoubleNetworkHydrogelswithTough,FatigueResistant,andSelf-HealingProperties,2015）制备了物理交联双网络水凝胶。物理交联双网络水凝胶较化学交联水凝胶的韧性和自愈合性有了很大的提高，其断裂伸长率达到5260%以上，拉伸强度0.376MPa。日本北海道大学龚剑萍等（Microgel-ReinforcedHydrogelFilmswithHighMechanicalStrengthandTheirVisibleMesoscaleFractureStructure,Macromolecules,2011,44,7775-7781）用水溶性微球增韧化学交联双网络水凝胶，其拉伸强度2.46MPa,但断裂伸长率只达到1270%,。因此合成双络水凝胶的一个关键技术难点就是使网状结构具有一定的韧性、强度和可逆性。水凝胶中双网络的交联方式和形成机理直接影响水凝胶的力学性能，因此，提高双网络的网络强度和韧性是制备双网络水凝胶必须解决的首要问题。本发明采用的疏水微球增韧增强物理交联双网水凝胶克服了物理交联双网水凝胶强度低使水凝胶的韧性和强度都有所提高，且未见有关疏水微球增韧增强物理交联双网络水凝胶的报导。

发明内容

为了解决物理交联水凝胶的增韧增强问题，本发明提供了一种疏水微球增韧增强物理交联双网络水凝胶的制备方法。

本发明的发明点在于提供了疏水微球用于物理交联双网络水凝胶的增强增韧。

本发明提供的一种疏水微球增韧增强物理交联双网络水凝胶的制备方法，步骤和条件如下：

(1)制备疏水微球乳液

a、配制第一预乳化液

将水、共聚单体I、乳化剂、引发剂、交联剂、分子量调节剂和pH值缓冲剂按照质量比100：60-70：6-8：0.1-0.5：0.2-0.6：0.01-0.05：0.1-0.5混合均匀，得第一预乳化液；所述的共聚单体I为丙烯酸丁酯，乳化剂为十二烷基磺酸钠，引发剂为过硫酸钾，交联剂为二乙烯基苯，分子量调节剂是叔十二硫醇，PH值缓冲剂为碳酸氢钠；

b、将第一预乳化液放入四口反应器中，并将四口反应器放入恒温水槽中，搅拌并向该体系通入氮气，温度保持在50℃，待体系中的空气排空后，升温至70℃，保温2-4小时，聚合反应结束，得到疏水微球质量含量为35%-39.3%的乳液；所述的疏水微球是共聚单体I丙烯酸丁酯与交联剂二乙烯基苯共聚交联形成的具有三维网状结构的微球；

(2)一锅法制备疏水微球增韧增强物理交联双网络水凝胶

a、配制明胶水溶液

将明胶在40℃的水中溶解，配成浓度为40mg/mL的溶液；

b、配制第二预乳化液

将水、共聚单体II、乳化剂、引发剂、疏水单体和疏水微球按质量比100：60：4-5：0.3-0.9:1.2-1.6:0.06-0.072将水、共聚单体II、乳化剂、引发剂、疏水单体和疏水微球的乳液混合均匀，得到第二预乳化液；所述的共聚单体II为丙烯酰胺，乳化剂为十二烷基磺酸钠，引发剂为过硫酸钾，疏水单体为甲基丙烯酸十六酯；