[发明专利]高强度交联水凝胶和弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度交联水凝胶和弹性体及其制备方法。该方法先通过化学交联或物理交联制备包含第一有机高分子的第一网络水凝胶，将第一网络水凝胶浸泡于另一种有机高分子溶液(第二有机高分子溶液)中，得到高强度交联水凝胶，将所得高强度交联水凝胶的水分去除，得到弹性体；所述高强度交联水凝胶和弹性体具有优异的拉伸强度、断裂伸长率及弹性模量。本发明提供的制备方法提高了聚合物间的交联度，且该方法简单、成本低，制得的水凝胶生物相容性好，具有非常优异的机械性能，在工业及生物医学等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及水凝胶和弹性体，特别地，涉及一种高强度交联水凝胶和弹性体及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一类特殊的软湿性材料，其由三维网络状的亲水性高分子以及充斥在网络间的水组成，由于其具有高吸水性、刺激响应性、对小分子的渗透性以及生物相容性等特点而被广泛应用于保水材料、生物医学、医药、化工、农业等领域，在药物控制释放、组织工程等领域也具有良好的应用前景。

根据其三维网络键合的不同，水凝胶主要分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶。其中，化学交联水凝胶是高分子链间以化学键的形式结合成三维网络结构，所述网络结构具有永久性特征。物理交联水凝胶则是利用非共价键结合成三维网络结构，如静电作用、氢键作用、离子键作用、亲疏水作用或主客体作用等形成三维网络，是非永久性的，可以通过加热凝胶转变为溶液，其网络交联具有可逆性。

中国专利CN201410012611公开了一种高强度壳聚糖物理水凝胶的制备方法，其主要将壳聚糖经过溶解、凝胶、透析得到水凝胶，其制备方法简单，但是，得到的水凝胶为单网络结构，强度较低。

因此，亟待开发一种高强度交联水凝胶的方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人对水凝胶及其制备方法进行了锐意研究，结果发现：将含有某种有机高分子的单网络水凝胶浸入另一种带有特定官能团有机高分子溶液中，通过氢键或离子键，两种有机高分子链之间会进一步发生物理交联，最后进行后处理，得到双网络结构、高强度交联水凝胶和弹性体，从而完成本发明。

本发明的目的之一在于提供一种高强度交联水凝胶和弹性体的制备方法，具体体现在：

(1)一种高强度交联水凝胶的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：

步骤1、将水与第二有机高分子混合，配制第二有机高分子溶液；

步骤2、将第一网络水凝胶浸泡于第二有机高分子溶液中，得到高强度交联水凝胶；

(2)一种弹性体的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：

步骤1、将水与第二有机高分子混合，配制第二有机高分子溶液；

步骤2、将第一网络水凝胶浸泡于第二有机高分子溶液中，得到高强度交联水凝胶，

步骤3、去除步骤2中得到的高强度交联水凝胶的水分，得到弹性体；

(3)根据上述(1)或(2)所述的方法，其中，在步骤1之前进行步骤1’:

步骤1’、通过化学交联或物理交联制备包含第一有机高分子的第一网络水凝胶；

(4)根据上述(1)至(3)之一所述的方法，其中，在步骤1’中，

所述第一有机高分子为带有多个羟基、巯基或羰基的水溶性有机高分子，

优选为下述1)～4)中的一种或几种：

1)天然高分子：包括带有多个羟基的天然高分子，例如海藻酸钠、明胶，

2)化学改性的天然高分子：包括带有多个羟基的改性高分子，例如羟乙基纤维素、羧甲基壳聚糖、葡糖氨基葡聚糖，