[发明专利]一种多重交联型高强度温敏性水凝胶及其制法

说明书

本发明涉及水凝胶材料材料技术领域，且公开了一种多重交联型高强度温敏性水凝胶，包括以下配方原料及组分：改性明胶、N‑异丙基丙烯酰胺、改性膨润土、交联剂、引发剂、AlCl₃。该一种多重交联型高强度温敏性水凝胶，通过顺丁烯二酸酐开环酰化得到改性明胶，通过丙烯酸酯化得到改性膨润土，与N‑异丙基丙烯酰胺通过化学键交联聚合形成水凝胶材料，改善了明胶和膨润土在水凝胶中的分散性和相容性，改性膨润土中的羟基与聚合物分子链形成大量氢键，形成稳定的氢键三维网络结构，Al³⁺与改性膨润土、改性明胶接枝中的羧基通过络合配位形成离子交联，在多重交联作用下，增强了水凝胶材料的交联密度，拉伸强度和力学性能。

技术领域

本发明涉及水凝胶材料材料技术领域，具体为一种多重交联型高强度温敏性水凝胶及其制法。

背景技术

水凝胶是一种黏弹性材料，以水为分散介质的凝胶，由连续的亲水性三维网状聚合物或小分子经物理或化学交联构成，亲水性三维交联网络，使水凝胶可以溶胀和保有大量的水而不溶解，水凝胶材料具有良好的亲水性和生物相容性，水凝胶可分为天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶和天然高分子-合成高分子复合水凝胶，其产品主要有抗旱剂，保湿面膜、农用薄膜、矿业抑尘剂和医疗药物载体等，在工业、农业、建筑业、医疗产业具有广泛的应用。

智能型水凝胶具有传统水凝胶高吸水保水的特点，还能对温度、pH等外界环境微小的变化做出特异性反应，聚N-异丙基丙烯酰胺是一种良好的热响应性水凝胶之一，其体积相转变温度与生物体的温度很接近，并且当体积相转变温度不同于环境温度时，水凝胶可以在膨胀状态和收缩状态之间相互转换，使得聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶在农业、工业和生物医学等领域极具应用价值，但是由于聚N-异丙基丙烯酰胺等高分子聚合物的本征特性及水分子的塑化作用，使得水凝胶的韧性和断裂强度等机械强度和力学性能不高，大大降低了水凝胶材料的实用性。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种多重交联型高强度温敏性水凝胶及其制法，解决了聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶材料的机械强度和力学性能较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多重交联型高强度温敏性水凝胶，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：14-20份改性明胶、46-50份N-异丙基丙烯酰胺、7-26份改性膨润土、6-8份交联剂、1-3份引发剂、7-12份AlCl₃。

优选的，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵。

优选的，所述改性明胶制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入质量分数为18-25％的明胶溶液，加入氢氧化钠调节溶液pH至9-10，再加入顺丁烯二酸酐，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至40-60℃，匀速搅拌反应2-4h。

(2)向反应瓶中加入醋酸调节溶液pH至5-6，将溶液静置冷却至室温形成凝胶状，将凝胶置于透析袋中，加入蒸馏水进行透析除杂过程，将凝胶减压浓缩除去水分，并充分干燥，固体产物进行球磨，直至通过1000-1500目网筛，制备得到顺丁烯二酸酐开环酰化的改性明胶。

优选的，所述明胶和顺丁烯二酸酐的质量比为15-20:1。

优选的，所述恒温水浴锅包括箱体，箱体的正面设置有主面板，主面板的右侧活动连接有控制面板，主面板的内部设置有观察窗，控制面板的正面分别设置有温度旋钮，电流旋钮和电压旋钮，箱体的背面设置有散热孔。

优选的，所述改性膨润土制备方法包括以下步骤：