[发明专利]一种双功能大分子微球复合的高强度水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水凝胶的合成和增韧技术领域，具体涉及一种双功能大分子微球复合的高强度水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是以亲水单体为主单体合成的具有网状交联结构的高分子材料，且能吸收大量的水。水凝胶性质柔软，类似于生命组织材料，良好的生物相容性，因此被广泛应用于生物医药、组织工程等方面，如可作为组织填充剂、药物缓释剂、酶的包埋、蛋白质电泳、接触眼镜、人工血浆、人造皮肤、组织工程支架材料等。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。而在我国，水凝胶的研究工作起步较晚，生产企业较少，水凝胶材料的技术水平和应用水平均落后于欧美及日本，因此，开发一种高韧性水凝胶对于拓宽水凝胶的应用领域具有十分重要的意义。

水凝胶性能指标中力学性能是十分重要的一项指标，通常水凝胶的力学性能较差，一般很脆，断裂伸长率在1000％以内。因为在合成水凝胶的过程中，要引入化学交联剂形成网状结构，在拉伸过程中化学键易断裂，严重影响水凝胶的力学性能，合成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。为了解决这一问题，疏水缔合水凝胶问世。疏水缔合水凝胶的断裂伸长率较高，拉伸强度对于一些需求还不能满足。对于制备水凝胶而言，水凝胶中的网络结构直接影响水凝胶的力学性能，因此，提高水凝胶网络结构的韧性和强度成为制备水凝胶必须解决的首要问题。

国内外有大量有关疏水缔合水凝胶的报道，吉林大学刘凤岐等(Temperature-ResponsivePropertiesofPoly(acrylicacid–co–acrylamide)HydrophobicAssociationHydrogelswithHighMechanicalStrength,Macromolecules,2010,43,10645-10651)合成了以聚氧乙烯醚丙烯酸酯(OP7-AC)为疏水单体的丙烯酸/丙烯酰胺疏水缔合水凝胶，聚氧乙烯醚丙烯酸酯(OP7-AC)/丙烯酰胺疏水缔合水凝胶的断裂伸长率为1000％；北京师范大学化工学院汪辉亮等(ANovelHydrogelwithHighMechanicalStrength:AMacromolecularMicrosphereCompositeHydrogel，Adv.Mater.2007,19,1622–1626)合成大分子微球复合水凝胶，且大分子微球有交联剂和引发剂的双重作用，所制备的水凝胶具有较好的压缩性能，拉伸性能没在显著搞高。

未见有关采用既可以做疏水缔合中心又可以做为化学交联点的双功能大分子微球制备水凝胶的报导。

发明内容

为了解决水凝胶力学性能较差的问题，本发明提供了既可以做疏水缔合中心又可以做为化学交联点的双功能大分子微球制备一种双功能大分子微球复合的高强度水凝胶的制备方法。

所述的高强度是指以丙烯酰胺为主单体的双功能大分子微球复合水凝胶断裂伸长率为3500％以上，拉伸强度在1MPa以上。

本发明所述的一种双功能大分子微球复合的高强度水凝胶的制备方法，其步骤如下：

(1)制备双功能大分子微球乳液

a、配制第一预乳化液

将水、共聚单体、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；

b、将第一预乳化液在45～65℃条件下搅拌，并向其中通入氮气，待体系中的空气排空后，升温至70～85℃，反应2～4小时，聚合反应结束后得到双功能大分子微球的乳液；所述的双功能大分子微球是共聚单体与交联剂共聚交联形成的具有三维网状结构的微球。其中构成大分子微球的共聚单体和交联剂具有疏水性；大分子微球中的交联剂由于带有两个环，空间位阻较大，残余双键均在外侧，因此大分子微球具有了交联剂的功能。

其中，所述的共聚单体为丙烯酸丁酯，乳化剂为十二烷基磺酸钠；引发剂为过硫酸钾；交联剂为丙烯酸双环戊烯基酯；分子量调节剂为叔十二硫醇；pH值缓冲剂为碳酸氢钠；

(2)一锅法合成水凝胶

a、制备第二预乳化液

将水、主单体、乳化剂、引发剂、疏水单体和前面步骤得到的双功能大分子微球按质量比500：100：6～8：0.5～1.5：2～8：0.1～1.2的比例混合均匀，得到均一的第二预乳化液；