[发明专利]一种自愈合型三维超分子聚乙烯醇水凝胶及其制法

说明书

本发明涉及水凝胶材料技术领域，且公开了一种自愈合型三维超分子聚乙烯醇水凝胶，包括以下配方原料及组分：聚乙烯醇、聚乙二醇、3‑7份交联剂、2‑5份硼酸化壳聚糖。该一种自愈合型三维超分子聚乙烯醇水凝胶，1,4,5,8‑萘四甲酸酐与聚乙烯醇的支链羟基、聚乙二醇的端羟基反应，交联聚合形成三维网络的超分子聚乙二醇接枝聚乙烯醇，以硼酸化壳聚糖为交联中性，硼酸基团与羟基反应，通过化学键的键合作用，形成三维网络超分子聚乙烯醇的化学水凝胶，具有很高的耐高温性能的机械性能，当水凝胶材料在外力作用下发生形变和裂纹时，通过硼酸酯的可逆性动态转变，使材料在短时间内恢复原有形貌，表现出良好的自愈合性能。

技术领域

本发明涉及水凝胶材料技术领域，具体为一种自愈合型三维超分子聚乙烯醇水凝胶及其制法。

背景技术

水凝胶是一种亲水很强的三维网络结构凝胶，水凝胶中存在交联网络，可以水中迅速溶胀，并在溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解，水的吸收量与交联度密切相关，交联度越低，吸水量越高，水凝胶的聚集态是介于固体和液体之间的状态，其液体状态从水凝胶中扩散或渗透，固体状态是可维持一定的形状与体积，水凝胶根据网络键合可分为化学凝和胶物理凝胶，化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的真凝胶，物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，物理凝胶是非永久性的，稳定性较差，通过加热固体凝胶可转变为溶液，比如聚乙烯醇经过冰冻融化处理，在60℃以下可以形成物理水凝胶。

水凝胶材料具有优异的高吸水和高保水性能，广泛用于多种领域，如干化妆品面膜、退热贴、镇痛贴、农用薄膜、结露防止剂、石油化工堵水调剂，原油脱水剂，食品保鲜剂等，但是聚乙烯醇水凝胶是通过物理键作用力形成的，其稳定性能较差，韧性和压缩强度较低，并且在高温下很容易由固体转变为液体，而恢复至正常温度时，液体状态却不能转为固体水凝胶，不具有自愈合性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种自愈合型三维超分子聚乙烯醇水凝胶及其制法，解决了普通的聚乙烯醇水凝胶为物理水凝胶，韧性和压缩强度等机械性能较差，并且不具有自愈合性能的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自愈合型三维超分子聚乙烯醇水凝胶，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：63-77份聚乙烯醇、18-25份聚乙二醇、3-7份交联剂、2-5份硼酸化壳聚糖。

优选的，所述交联剂为1,4,5,8-萘四甲酸酐。

优选的，所述硼酸化壳聚糖制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入质量分数为2-4％的醋酸溶液，加入壳聚糖搅拌溶解后，再加入4-羧基苯硼酸和缩合剂二环己基碳二亚胺，将溶液使用自动搅拌器加热至50-80℃，匀速搅拌反应25-35h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醚洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到硼酸化壳聚糖。

优选的，所述壳聚糖搅、4-羧基苯硼酸和二环己基碳二亚胺的质量比为1:1.2-1.5:0.3-0.6。

优选的，所述自动搅拌器包括顶座、顶座的底部两侧固定连接有调节杆，调节杆的底部与调节器活动连接，调节器固定连接有支撑杆，支撑杆的底部与底座固定连接，底座的上表面设置有反应瓶凹槽，顶座的内部设置有搅拌加热装置，搅拌加热装置中设置有加热棒和搅拌轴，搅拌加热装置的底部与保护层固定连接，保护层的外表面活动连接有反应瓶塞，保护层的内部设置有加热棒，加热棒的内部设置有搅拌轴，搅拌轴的下端与轴承活动连接，轴承与搅拌扇片活动连接。

优选的，所述自愈合型三维超分子聚乙烯醇水凝胶制备方法包括以下步骤：