[发明专利]一种高强度有机硅复合聚乙烯醇水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度有机硅复合聚乙烯醇水凝胶的制备方法，首先将聚乙烯醇溶液作为乳化剂，采用乳化聚合法制备出PDMS弹性体微球；再将反复离心洗涤后的PDMS微球、聚乙烯醇粉末、水溶性硅油于去离子水中混合均匀得到混合体系，并将该混合体系升温并持续搅拌获得均匀透明的混合溶液；待混合液冷却至40℃后，将其倒入模具中进行反复循环冷冻‑解冻，最后将所制备的水凝胶浸泡在去离子水中以除去残余的化学组分，得到有机硅复合聚乙烯醇水凝胶。由于两亲性水溶性硅油的引入，使PDMS微球与聚乙烯醇水凝胶两相之间相互作用，从而产生有效复合的两相网络结构，使得有机硅复合聚乙烯醇水凝胶具有优异的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种高强度聚乙烯醇水凝胶的制备，尤其涉及一种有机硅复合聚乙烯醇水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一类具有三维网络结构的含水高分子材料。为满足实际应用需求，研究人员近年来发展了具有不同化学、结构与力学性能的水凝胶。聚乙烯醇水凝胶因其高水含量、低摩擦系数、低蛋白黏附特性和良好的生物相容性等受到广泛关注（参见：KobayashiM, Chang Y S, Oka M. Biomaterials, 2005, 26(16): 3243-3248.），使其在生物医用材料领域（如：伤口敷料、药物传输载体和人造软骨等）具有重要的潜在使用价值（参见：Gu ZQ, Xiao J M, Zhang X H. Bio-medical materials and engineering, 1998, 8(2):75-81.）。然而，聚乙烯醇水凝胶的力学性能在很大程度上限制了其实际应用。

硅橡胶具有优异的机械强度、氧透过性和生物相容性，被广泛用作医疗器械材料（如：医用导管等）。然而，硅橡胶属于惰性疏水材料，表面改性困难，在与生物组织或器官接触时，强黏附特征使其产生明显的蛋白黏附现象，从而影响了其在生物工程领域的实际使用（参见：Zhou J，Ellis A V，Voelcker N H. Electrophoresis，2010，31(1): 2-16.）。因此，综合考虑上述两种材料的优缺点，有效硅橡胶与聚乙烯醇复合，将有望得到一种性能优异的新型复合材料，为生物医药应用提供新的材料选择。针对这一方向，研发人员已就聚二甲基硅氧烷（一种常见硅橡胶，PDMS）-水凝胶复合材料的制备进行了探索（参见：Coelho EC, Dos Santos D P，Ciuffi K J，et al. Journal of Polymer Research，2014，21(9):561.），一些新的PDMS-水凝胶复合材料已被合成与表征，但这些复合材料目前仍未能实现所期望的性能结合，仍存在着一些限制其有效复合的关键问题：（1）亲水性聚乙烯醇与疏水性PDMS相容性差（参见：Morales-Hurtado M，Zeng X, Gonzalez-Rodriguez P，et al.Journal of the mechanical behavior of biomedical materials，2015，46: 305-317.）；（2）PDMS表面改性方法复杂，且改性效果保持时间较短（参见：Yuk H, Zhang T,Parada G A, et al. Nature communications, 2016, 7: 12028.）。

发明内容

本发明的目的是提供了一种高强度有机硅复合聚乙烯醇水凝胶的制备方法。

一、有机硅复合聚乙烯醇水凝胶的制备

本发明高强度有机硅复合聚乙烯醇水凝胶的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）将PDMS前聚体与固化剂混合均匀后，加入到聚乙烯醇水溶液中，剧烈搅拌（搅拌转速为1000~2000rpm）形成白色乳浊液；将白色乳浊液用去离子水稀释至乳浊液体积的2~3倍，加热80~90℃，搅拌反应1~2h，得PDMS微球的悬浮液；

固化剂为SYLGARD 184，，前聚体与固化剂的质量比为10:1~20:1；