[发明专利]高强高韧的超支化聚合物水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供高强高韧的超支化聚合物水凝胶及其制备方法，以N‑丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)为单体，经引发单体上的碳碳双键，进行自由基聚合制备得到高强高韧的超支化聚合物水凝胶，高强高韧的超支化聚合物水凝胶的分子为碳碳主链，侧链为双酰胺基团，双酰胺基团之间形成氢键结构。本发明的有益效果是该超支化聚合物水凝胶具有较高的溶胀特性和优异的机械性能，制备方法简单易行。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，更具体地说涉及一种高强高韧的超支化聚合物水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是由高分子聚合物通过非共价键的物理结合或共价键交联结合而形成的一种高含水量三维网状结构，其具有良好的生物相容性和优异的机械性能。这些特点使水凝胶在生物医药、传感器、自修复材料和保水抗旱等方面有着广泛的应用前景。

高强高韧的水凝胶与生物组织的结构和性能比较相似，被广泛应用于组织工程、药物输送以及创伤敷料等领域，具有广阔的应用前景，因此成为近年来的研究热点。其中，对于聚合物水凝胶而言，一直以来很难将其强度与韧性兼顾，所以发展一种即具有高强度又具有高韧性的水凝胶十分必要。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种高强高韧的超支化聚合物水凝胶及其制备方法，该超支化聚合物水凝胶具有较高的溶胀特性和优异的机械性能，制备方法简单易行。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

高强高韧的超支化聚合物水凝胶及其制备方法，以N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)为单体，经引发剂二苯甲酮(BP)(Hyperbranched Polymers by Type II PhotoinitiatedSelf-Condensing Vinyl Polymerization，Macromol.Rapid Commun.2016,37,650-654)引发单体上的碳碳双键，进行自由基聚合制备得到高强高韧的超支化聚合物水凝胶(HB-PNAGA)，高强高韧的超支化聚合物水凝胶的分子为碳碳主链，侧链为双酰胺基团，双酰胺基团之间形成以氢键为基础的三维交联网状结构，其中，N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)的固含量为10-40％，(固含量为N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)质量/单体与溶剂的质量之和)。

N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)的固含量为20-30％。

有机溶剂为能够同时均匀分散N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)和引发剂的有机溶剂，例如二甲基亚砜、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺。

引发剂的用量为N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)质量的0.05-3％，优选1-3％。

选择光引发剂，选用了透明密闭的反应容器，在紫外光照射的条件下引发自由基聚合，由于光引发效率高于热引发，因根据所选引发剂的活性和用量调整照射时间时，照射时间可短于热引发的加热时间，如20分钟或者更长(30min-1h)，相对于热引发这样可以使得实验时间大大减少。

本发明的有益效果为：通过简单易行的夺氢型光聚合反应，一步法合成了具有高强度高韧性的水凝胶，比传统的单网络凝胶机械性能提高显著，并能够与双网络水凝胶相比，且其韧性比双网络水凝胶好。此外，这种水凝胶具有长期稳定性以及良好的生物相容性。

附图说明

图1是本发明制备得到的N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)的H¹-NMR图谱；

图2是本发明制备得到的N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)的C¹³-NMR图谱；

图3是本发明制备得到的高强高韧的超支化聚合物水凝胶(HB-PNAGA)的H¹-NMR图谱；

图4是本发明制备得到的高强高韧的超支化聚合物水凝胶(HB-PNAGA)的拉伸测试图；