[发明专利]一种多重形状记忆水凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及形状记忆材料技术领域，尤其涉及一种多重形状记忆水凝胶材料及其制备方法。本发明提供了一种多重形状记忆水凝胶材料的制备方法，包括1：将聚乙烯醇溶解在二甲基亚砜溶剂中，冷却至室温后加入羰基二咪唑和烷基胺进行接枝反应得到PVA‑Cn粉末材料；2：将所述PVA‑Cn粉末材料溶于二甲基甲酰胺得到混合溶液，将所述混合溶液倒入模具中成型；3：将模具中的混合溶液置于饱和水蒸气中，进行溶剂交换得到基于PVA接枝短烷烃链的多重形状记忆水凝胶材料。本发明提供了一种多重形状记忆水凝胶材料及其制备方法，解决了现有技术不具有热致多重形状记忆功能且合成过程较为复杂的缺陷。

技术领域

本发明涉及形状记忆材料技术领域，尤其涉及一种多重形状记忆水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

形状记忆聚合物是一类可以通过外界环境实现形状变化的功能高分子材料。一般情况下，形状记忆聚合物具有两类状态：永久态(S0)与暂态(Sn)(其中，n可为1，2，3，…代表一个或多个暂态结构)。永久态是热力学最稳态，具有最低的吉布斯自由能以及最高的熵值。相对而言，暂态结构具有较低的熵值，因此，是热力学上不稳定的状态。通常情况下，通过温度等外界环境变化，外界应力可以使得该聚合物在永久态与暂态之间互相转化。这些是形状记忆聚合物的基本特征。形状记忆聚合物在医疗、交通运输、太空等关乎国计民生的大领域具有广泛的应用。作为一类形状记忆聚合物，形状记忆水凝胶材料具有高含水量，高渗透率，柔软以及生物兼容性高等特点。这些性质非常接近人体软组织构造。因此，形状记忆水凝胶材料在生物医疗领域具有独特优势。在现实应用中，往往希望材料具有多重形状记忆功能，即可以具有多个暂态结构。目前，几乎所有的水凝胶多重形状记忆功能依赖于多重复杂的外界刺激，比如pH与热，离子与热，离子与氧化还原等。然而，对于人体内的应用来说，最为现实的通常只有热，因为正常人体内的pH与离子环境极为稳定，不可能发生较大变化来驱动形状记忆。

在现有技术中，大部分形状记忆水凝胶不具有热致多重形状记忆功能，且其化学结构与合成过程均较为复杂，因此现有状记忆水凝胶不具有热致多重形状记忆功能且合成过程较为复杂成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种多重形状记忆水凝胶材料及其制备方法，用于解决上述技术问题。

本发明提供了一种多重形状记忆水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将聚乙烯醇溶解在二甲基亚砜溶剂中，冷却至室温后加入羰基二咪唑和烷基胺进行接枝反应得到PVA-Cn粉末材料；

步骤2：将所述PVA-Cn粉末材料溶于二甲基甲酰胺得到混合溶液，将所述混合溶液倒入模具中成型；

步骤3：将模具中的混合溶液置于饱和水蒸气中，进行溶剂交换得到基于PVA接枝短烷烃链的多重形状记忆水凝胶材料水凝胶材料。

优选的，所述羰基二咪唑与所述聚乙烯醇的摩尔比为0.5-0.8。

优选的，所述烷基胺与所述聚乙烯醇的摩尔比为0.5-0.8。

优选的，所述溶剂交换的时间为24h-72h。

优选的，步骤3中所述混合溶液中PVA-Cn粉末的浓度为100mg/mL。

优选的，步骤1具体包括将聚乙烯醇通过加热搅拌溶解在二甲基亚砜溶剂中，冷却至室温后加入羰基二咪唑进行搅拌活化，接着在室温下逐滴加入烷基胺并继续搅拌30-100小时。

优选的，所述搅拌活化的时间为2～3h。

优选的，在步骤2之后，步骤3之前还包括通过核磁监测并计算所述接枝反应的修饰率，并加入氨水使反应停止得到白色沉淀，泡水3-5天进行纯化。

优选的，在所述步骤3之后还包括，将水凝胶材料进行水热处理得到强韧性水凝胶材料。