[发明专利]互穿网络结构水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供互穿网络结构水凝胶及其制备方法，首先，以N‑丙烯酰基甘氨酸(ACG)为共聚单体，经引发N‑丙烯酰基甘氨酸(ACG)单体上的碳碳双键，进行自由基聚合制备N‑丙烯酰基甘氨酸(PACG)，其次，再向上述聚N‑丙烯酰基甘氨酸(PACG)中加入N‑丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)单体，引发N‑丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)上的碳碳双键，进行自由基聚合制备得到互穿网络结构水凝胶。采用两步法，以聚N‑丙烯酰基甘氨酸(PACG)为第一重网络，聚N‑丙烯酰基甘氨酰胺(PNAGA)作为第二重网络，在引发剂的作用下引发单体进行自由基聚合，形成聚N‑丙烯酰基甘氨酸(PACG)和聚N‑丙烯酰基甘氨酰胺(PNAGA)的互穿网络结构水凝胶。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说涉及一种互穿网络结构水凝胶及其制备方法。

背景技术

自从1960年，Wichterl和Lim发表了题为“亲水性凝胶用于生物学应用”的报告以来，科学界就开辟了一个新的科研领域。水凝胶是指聚合物分子链通过物理、离子或者共价键的相互作用交联在一起，形成的含有大量水的三维网络聚合物材料。由于水凝胶这种特殊的材料组成和结构不同于传统材料，所以就决定了水凝胶拥有独特的性能，目前水凝胶在科研领域已经引起了广泛的关注，并且取得了一定的研究成果。

互穿聚合物网络是指由两种或两种以上的交联聚合物网络互相穿插而形成的三维网络结构，相类似，互穿网络水凝胶指的是网络结构由两个或多个聚合物网络相互贯穿而形成的水凝胶材料。与单一网络相比，互穿网络水凝胶不仅能够增强凝胶强度，而且能够将两种网络的性能适当地结合在一起，赋予至一个凝胶体系当中，而不破坏各自网络的性能，因而具有相当的优势。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种互穿网络结构水凝胶及其制备方法，以N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)和N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)为原料，采用两步法，以聚N-丙烯酰基甘氨酸(PACG)为第一重网络，聚N-丙烯酰基甘氨酰胺(PNAGA)作为第二重网络，在引发剂的作用下引发单体进行自由基聚合，形成互穿网络结构水凝胶。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

互穿网络结构水凝胶及其制备方法，首先，以N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)为共聚单体，经引发N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)单体上的碳碳双键，进行自由基聚合制备N-丙烯酰基甘氨酸(PACG)，其次，再向上述聚N-丙烯酰基甘氨酸(PACG)中加入N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)单体，引发N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)上的碳碳双键，进行自由基聚合制备得到互穿网络结构水凝胶，互穿网络结构水凝胶的分子为聚N-丙烯酰基甘氨酸(PACG)的碳碳主链和聚N-丙烯酰基甘氨酰胺(PNAGA)的碳碳主链互相穿插，形成三维交联网络结构，侧链为酰胺基团和羧基基团，其中，N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)和N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)的质量比为1：(8-22)，优选1：(9-20)，固含量为20-30％，优选20-25％，(固含量为N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)和N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)质量之和/两种单体与溶剂的质量之和)。

N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)和N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)的化学式如下：

聚N-丙烯酰基甘氨酸(PACG)分子结构中含有大量的羧基，若其处于中性至碱性条件下，羧基大量电离成离子状态，分子间氢键被破坏，则依赖于分子间氢键而稳定的网络结构被破坏，整体将丧失稳定性；聚N-丙烯酰基甘氨酰胺(PNAGA)凝胶为双氢键结构，其内部氢键致密且排列整齐。欲将聚N-丙烯酰基甘氨酰胺(PNAGA)凝胶体系中引入一定量的羧基基团作为官能改性，若以共聚方式将其中引入羧基作为官能改性，则会破坏聚N-丙烯酰基甘氨酰胺(PNAGA)中原本规整的双氢键排列，影响凝胶整体的力学性能及稳定性。而采取互穿聚合物网络的方法则有望在不降低原本聚N-丙烯酰基甘氨酰胺(PNAGA)凝胶性能的情况下，对其进行官能改性，即引入羧基基团。