[发明专利]一种互穿网络结构水凝胶的制备方法

说明书

本发明属于水凝胶技术领域，具体公开一种互穿网络结构水凝胶的制备方法。先利用反相乳液法制备出吸水树脂，然后在吸水树脂之间交联上聚丙烯酰胺网络，从而获得互穿网络结构水凝胶。本发明设计出一种互穿网络结构水凝胶，即维持水凝胶基本框架的交联的刚性第一网络，以及贯穿其中的第二网络，两层网络结构的设计使得它的机械强度高于普通水凝胶产品。

技术领域

本发明属于水凝胶技术领域，具体涉及一种互穿网络结构水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。由于其具有良好的吸水、保水及生物相容性等优良性能，在农业、工业、生物医药、日用品等领域均具有广阔的应用范围。

传统水凝胶的应用又在很大程度上受到水凝胶机械强度低的限制。因此，研究具有高机械强度的水凝胶是势在必行的任务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种互穿网络结构水凝胶的制备方法，所得互穿网络结构水凝胶具有良好的机械性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种互穿网络结构水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、反相乳液法制备吸水树脂：

S1.1、分散相配制：将氢氧化钠加入水中，在冰水浴条件下边搅拌边滴加丙烯酸，冷却后再加入丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N-二甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，获得分散相；其中，按质量体积比计，氢氧化钠∶水∶丙烯酸∶丙烯酰胺∶过硫酸铵∶N,N-二亚甲基双丙烯酰胺=3～4g∶20～25mL∶5.4～5.8g∶3.55～4g∶0.035～0.040g∶0.048～0.050g；

S1.2、连续相配制：环己烷中加入司盘、水，60～70℃下搅拌至变成乳白，开始通入氮气排除氧气，获得连续相；其中，按质量体积比计，环己烷∶司盘∶水=150～160mL∶1.5～1.8g∶10～15mL；

S1.3、制备吸水树脂：在持续通入氮气的条件下，向连续相中边搅拌边滴加分散相，滴完后搅拌聚合反应1.5～2h，过滤后用乙醇浸泡7～8h，再过滤并干燥，得吸水树脂；其中，连续相与分散相的体积比为连续相∶分散相=8～10∶1；

S2、在吸水树脂之间交联上聚丙烯酰胺网络，制备出互穿网络结构水凝胶：

S2.1、配制反应液：将丙烯酰胺、N,N-二亚甲基双丙酰胺和过硫酸铵溶解在水中，获得反应液；其中，按质量体积比计，丙烯酰胺∶N,N-二亚甲基双丙酰胺∶水=100~105g∶0.05~0.1g∶0.01~0.15g∶350~450mL；

S2.2、将步骤S1制备的吸水树脂和S2.1制备的反应液混合，用注射器导入模具，在氮气气氛下，先 60～70℃反应1～2h，接着70～75℃反应2～3h，最后75～80℃反应36～40h，得到互穿网络结构水凝胶；其中，按质量体积比计，吸水树脂∶反应液=5～10g∶350～450mL。

较好地，S2.1反应液的配制过程为：

将丙烯酰胺溶解在1^#水中，获得丙烯酰胺水溶液；

将N,N-二亚甲基双丙酰胺溶解在2^#水中，获得N,N-二亚甲基双丙酰胺水溶液；

将过硫酸铵溶解在3^#水中，获得过硫酸铵水溶液；