[发明专利]一种高形状回复率水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高形状回复率水凝胶，它是由下列组分组成：丙烯酸、壳聚糖、CaCl₂、0~5%阿拉伯胶、过硫酸铵、余量为水的溶液；制备方法包括：将丙烯酸和壳聚糖混合，加壳聚糖8~10倍重量的水，搅拌0.5~1.5h；加入CaCl₂，搅拌25~35min；加入阿拉伯胶和过硫酸铵，加水稀释，搅拌均匀；除气泡，在55~65℃下加热6~8h；取出，清洗，再在55~65℃下干燥45~50h，得到高形状回复率水凝胶；水凝胶在聚合过程中，形成氢键，以及壳聚糖上的氨基和钙离子的配位作用，相互协同，形成了凝胶网络；本发明制备的高回复率水凝胶属于纯物理交联，具有高强度、耐疲劳、导电的性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高形状回复率水凝胶及其制备方法。

背景技术

壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。而阿拉伯胶是世界上最古老、最知名的一种天然胶。阿拉伯胶主要成分为高分子多糖类及其钙、镁和钾盐。主要包括有树胶醛糖、半乳糖、葡萄糖醛酸等。但天然多糖分子往往存在着结晶性强、难以加工成型、力学性能差、材料恢复性差等缺点。

水凝胶是一种亲水的三维网状高分子聚合物，能够吸收大量的水而且性质柔软，类似于生命组织材料，具有良好的生物相容性，因此被广泛应。用于生物医药、组织工程等领域，如可作为组织填充剂、药物缓释剂、酶的包埋、蛋白质电泳、接触眼镜、人工血浆、人造皮肤、组织工程支架材料等。此外，基于多糖分子单元结构，决定其分子内和分子间存在大量氢键，而不同种类的多糖拥有的特定官能团，使得凝胶具有不同的结构性质。但单一多糖分子的性质较单一，且已有的多糖水凝胶制品多数存在制备工艺复杂和机械性能差的问题，大大限制其广泛的应用。因此，开发一种制备简单，材料性能卓越的多糖基水凝胶具有深远意义。

水凝胶和弹性体两者都作为高分子材料有相似的性质，如柔软，可拉伸，并被广泛的应用于机械，生物，医疗等多种相似的领域。然而两者不同的结构，使得水凝胶和弹性体两者在特定的领域有着独特的应用。弹性体具有独特的特性，如在各种环境下稳定，机械强度高，恢复性优异等，水凝胶的独特特性包括高水含量，生物相容性好等。同样的，两者的缺点也是十分的明显，弹性体的生物相容性和离子通透性不强，限制了在医疗领域的应用。而水凝胶的机械强度相比于弹性体较差，恢复性和恢复速度相比于弹性体相距甚远。因此，结合弹性体和水凝胶两者的优点，弥补两者的缺陷，是当前水凝胶研究领域的热门方向。

为了达到以上目的，现如今有两种方法，一种是通过水凝胶和弹性体相结合的方式，将水凝胶粘附与弹性体之上来提高凝胶的强度与恢复性。但是这种方法制得的凝胶，很大程度上依赖与凝胶和弹性体之间的粘附力的强弱，而且应用范围受限，一般用于伤口敷料，难以应用于体内环境。另一种方法是提高凝胶的强度与恢复性。凝胶内的交联方式分为化学交联和物理交联。然而现如今的凝胶仍需要克服恢复率较低和恢复时间较长的问题。

发明内容

本发明目的是为解决现有水凝胶恢复率低、恢复时间长的问题，而提供一种高形状回复率水凝胶及其制备方法。

一种高形状回复率水凝胶，它是由下列重量百分比组分组成：18~22%丙烯酸、1~4%壳聚糖、0.5~1.5%浓度为1M的CaCl₂、0~5%阿拉伯胶、0.1~0.3%浓度为0.7mmol的过硫酸铵、余量为水的溶液；

所述的丙烯酸20%、壳聚糖4%、阿拉伯胶3%。

一种高形状回复率水凝胶的制备方法，它包括：