[发明专利]基于双氢键的超分子水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供基于双氢键的超分子水凝胶及其制备方法，将丙氨酰胺盐酸盐和丙烯酰氯反应制备丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)单体，此单体具备双氢键的结构，将此单体和水配成一定浓度的溶液通过紫外光引发聚合，便形成了不同固含量的基于双氢键的超分子水凝胶。具有双氢键结构的共聚单体，通过自由基聚合，形成的一种氢键交联的物理水凝胶，这种双氢键单体相较于丙烯酰胺单体制备的凝胶，有更高的氢键交联密度，因此双氢键单体在不添加任何交联剂的情况下就能形成水凝胶，且使得制备的超分子水凝胶相对于丙烯酰胺水凝胶更加稳定。

技术领域

本发明涉及超分子水凝胶制备技术领域，更具体地说涉及一种基于双氢键的超分子水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种富含大量水的具有三维网络结构的高分子，由于水凝胶具有较高的含水量，良好的生物相容性，因此水凝胶广泛应用于生物医药等各个领域。

水凝胶一般分为化学交联水凝胶和物理交联水凝胶。化学交联水凝胶是一种通过化学键交联的高分子网络结构，由于化学键稳定性较好，使得化学交联水凝胶结构较为稳定，但化学交联凝胶较脆，当加入的交联剂较多时，会大大降低水凝胶的透光性，因此使得化学交联水凝胶的应用受到了很大限制。

物理交联水凝胶是由氢键、范德华力、静电作用等非化学键交联的高分子网络结构，这种水凝胶具有易于加工，韧性良好的优点，但是物理交联水凝胶力学强度较低，这也大大限制了水凝胶的应用。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于双氢键的超分子水凝胶及其制备方法，具有双氢键结构的共聚单体，通过自由基聚合，形成的一种氢键交联的物理水凝胶，这种双氢键单体相较于丙烯酰胺单体制备的凝胶，有更高的氢键交联密度，因此双氢键单体在不添加任何交联剂的情况下就能形成水凝胶，且使得制备的超分子水凝胶相对于丙烯酰胺水凝胶更加稳定。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

基于双氢键的超分子水凝胶及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将丙氨酰胺盐酸盐溶解到去离子水中，冰浴条件下加入K₂CO₃溶液，随后加入乙醚，丙烯酰氯的乙醚溶液在低温下逐滴滴入到上述溶液中，滴加完之后，低温搅拌反应3-5h后，将反应液的PH调节为3-5，乙醚洗涤后，调节反应液的pH为6-7后，将反应液冻干、乙醇/甲醇混合溶剂洗涤和旋蒸后，得到丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)；

步骤2，将上述得到的丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)溶解到水中，向上述丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)溶液中加入光引发剂，光引发剂的用量为丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)质量的1-3％，固含量为5-50％(固含量为丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)总质量占丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)及溶剂总质量的比例)，将上述混合溶液注入到模具中，随后将装有混合溶液的模具转移到紫外交联仪中光照30-60min后，即得到基于双氢键的超分子水凝胶。

在步骤1中，丙氨酰胺盐酸盐的加入量为9-12g，K₂CO₃溶液的加入量为12-15g，丙烯酰氯的加入量为8-8.5g。

在步骤1中，低温搅拌反应的时间为3-4h。

在步骤2中，光引发剂用量为丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)和羟乙基丙烯酰胺(HEAA)质量和的2-3％，光引发剂采用IRGACURE 1173。

在步骤2中，固含量为15-45％。

利用核磁共振仪测试单体NAAA的核磁氢谱(氘代水作溶剂)，如图1所示，核磁归属为¹H-NMR(400MHz,D₂O):δ6.35-6.08(m,2H),5.85-5.64(m,1H),3.66-3.42(m,2H),2.52(t,J＝6.7Hz,2H)。