[发明专利]一种具有自愈合性能的聚乙烯亚胺-聚乙烯醇水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有自愈合性能的聚乙烯亚胺‑聚乙烯醇水凝胶的制备方法。本发明以聚乙烯亚胺，聚乙烯醇，含苯硼酸官能团分子为原料，制备了聚乙烯亚胺‑聚乙烯醇水凝胶。其中，含苯硼酸官能团分子相当于桥接剂，将两种亲水性聚合物交联在一起。聚乙烯亚胺的氨基可与含苯硼酸官能团分子的醛基或羰基反应，生成动态可逆的亚胺键；而聚乙烯醇的醇羟基又可与含苯硼酸官能团分子的硼酸基团反应生成动态可逆硼酯键；同时聚乙烯亚胺与聚乙烯醇分子之间又存在氢键作用。通过以上协同作用，制备了可快速自愈合的水凝胶，并且该水凝胶无需额外刺激，便可实现优异的自愈合性能。

技术领域

本发明属于高分子聚合物技术领域，具体涉及一种具有自愈合性能的聚乙烯亚胺-聚乙烯醇水凝胶的制备方法。

背景技术

自愈合水凝胶指材料经外力破坏后，经过一定时间仍可恢复其初始性能及形貌的凝胶。由于其具备可靠性，耐久性等特点，被广泛应用于生物医学领域(组织粘附剂、药物控释等)、电化学领域(软机器人，传感器，人造皮肤等)。

自愈合水凝胶按照愈合条件又可分为自动自愈合水凝胶和非自动自愈合水凝胶。自动自愈合水凝胶，即无需额外刺激，比如光、电、pH、温度等刺激，便可实现自愈合。这使得自愈合过程简单化，既减少了能源的消耗，又利于凝胶的实际应用。尤其在生物医学应用方面，光、电等额外刺激会对细胞造成损伤，因此自动自愈合的水凝胶具有更大的优势。

对于自愈合水凝胶的构建，主要有两种方法：一是物理交联，比如利用氢键，离子键，超疏水作用，主客体作用等进行构建；二是化学交联，该法则是通过动态共价键构建自愈合水凝胶，例如，亚胺键、硼酯键、二硫键、酰腙键等。

Yixi Wang等[Wang Y，Niu J，Hou J，et al.A novel design strategy fortriple-network structure hydrogels with high-strength，tough and self-healingproperties[J].Polymer，2018，135：16-24.]构建了PAA/Agar/PVA三网络水凝胶，该凝胶体系由于存在配位作用以及氢键作用，使得该凝胶具备自愈合能力，其应变自愈合效率达84％。

Christopher C.Deng等[Deng C C，Brooks WLA，Abboud KA，et al.BoronicAcid-Based Hydrogels Undergo Self-Healing at Neutral and Acidic pH[J].AcsMacro Letters，2015，4(2)：220-224.]以含硼酸的嵌段共聚物和PVA为原料，通过动态硼酯键以及氢键作用反应交联，获得具有室温自愈合的水凝胶，该水凝胶在60min内实现完全自愈合。

Bin Yan等[Yan B，Huang J，Han L，et al.Duplicating Dynamic Strain-Stiffening Behavior and Nanomechanics of Biological Tissues in A SyntheticSelf-Healing Flexible Network Hydrogel[J].ACS Nano，2017：acsnano.7b05109.]以醛基封端的聚乙二醇和聚乙烯亚胺为原料，通过动态亚胺键以及氢键作用构建自愈合水凝胶，该水凝胶具有应变硬化及优异的室温自动自愈合能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种具有自愈合性能的聚乙烯亚胺-聚乙烯醇水凝胶的制备方法。

本发明的原理如下：