[发明专利]一种基于纳米薄层二硫化钼片的高分子复合自愈合水凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种基于纳米薄层二硫化钼片的高分子复合自愈合水凝胶，其特征在于，所述高分子水凝胶由纳米薄层二硫化钼片、甲基丙烯酸酐化明胶、四臂巯基聚乙烯醇合成，所述四臂巯基聚乙烯醇与甲基丙烯酸酐化明胶是在二硫化钼片水溶液中发生反应的，且四臂巯基聚乙烯醇的部分端巯基与甲基丙烯酸酐化明胶的分子链发生了光引发点击反应而联结在一起，联结在一起的分子链与均匀分布的纳米薄层二硫化钼片进行了缠绕；所述自愈合性能利用纳米薄层二硫化钼片的光热转化特性实现。

2.一种如权利要求1所述的高分子复合自愈合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：在容器中加入四臂巯基聚乙烯醇与纳米薄层二硫化钼片水溶液，搅拌混合溶液30min；

步骤2：在上述步骤1中的混合溶液中加入甲基丙烯酸酐化明胶固体，搅拌使其完全溶解；

步骤3：在上述步骤2中的混合溶液中加入光引发剂待完全溶解，通惰性气体去除氧气；

步骤4：将上述步骤3中的混合溶液在紫外光辐射下反应10min～180min，得到高分子复合水凝胶；

步骤5：将制得的高分子复合水凝胶放入恒温箱中保存陈化，即可得到基于纳米薄层二硫化钼片的高分子复合自愈合水凝胶。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述纳米薄层二硫化钼片通过超声辅助插层法合成，所述甲基丙烯酸酐化明胶通过明胶与甲基丙烯酸酐反应合成，所述四臂巯基聚乙烯醇的分子量为5K。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，上述步骤1中的四臂巯基聚乙烯醇和纳米薄层二硫化钼片水溶液的质量体积比为26.8％g/ml，纳米薄层二硫化钼片溶液的浓度为0.5mg/ml。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，上述步骤2中溶液搅拌的环境温度为20℃，上述步骤5中的恒温箱中保存温度为25℃。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，上述步骤3中甲基丙烯酸酐化明胶和纳米薄层二硫化钼片水溶液的质量体积比为15％g/ml，所述光引发剂为Irg 2959，其和纳米薄层二硫化钼片水溶液质量体积比为0.5％，通氮气除氧时间为1min。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，上述步骤4中的紫外光辐射过程通过365nm波长的紫外灯光照1h实现，反应温度为60℃。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述超声辅助插层法合成纳米薄层二硫化钼片，包括以下步骤：

步骤1：在氮气保护下，将二硫化钼粉末与正丁基锂溶液在超声环境下混合30min，纳米薄层二硫化钼片粉末与正丁基锂摩尔比为：1:1～12；

步骤2：加入去离子水，超声，剥离得到粗产物；

步骤3：加入一定量乙醇，加入到粗产物里形成4～15mg/mL的悬浮液，离心去除上清液，把去离子水加入到去除上清液的产物中，配成1～5mg/mL的悬浮液，离心去除上清液得到最终产物。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸酐化明胶通过明胶与甲基丙烯酸酐反应合成，包括以下步骤：

步骤1：将质量分数为10％的明胶在50℃环境下溶于浓度为0.1mol/L的PBS中直至完全溶解；

步骤2：将质量分数为8％的甲基丙烯酸酐滴加进反应瓶，反应2小时；

步骤3：进行透析、冷冻、真空干燥得最终产物，所述透析过程所用透析袋分子量截留值为14KD，所述冷冻环境为-80℃。

10.一种如权利要求1所述的高分子复合自愈合水凝胶的自愈合效率测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：

步骤1：将规格为直径9.8mm，厚度2.5～3.4mm的圆柱体纳米薄层二硫化钼片高分子复合水凝胶切开成为两部分，将两部分水凝胶断裂面接触放置，并在近红外激光发射器下照射一定时间，使其愈合；其中，激光强度为0.6W/cm²，激光发射器探头到材料的距离为11cm，照射时间为30s～300s；

步骤2：对愈合后的水凝胶进行机械性能压缩测试，计算得到愈合效率；愈合效率计算方法如下：愈合效率＝水凝胶愈合后压缩模量/水凝胶初始压缩模量×100％。