[发明专利]一种高透明聚乙烯醇水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种高透明聚乙烯醇水凝胶及其制备方法和应用。本发明所述高透明聚乙烯醇水凝胶以聚乙烯醇和无机盐为原料，以水为溶剂，其中，聚乙烯醇的浓度为3‑30wt％，无机盐的浓度为0.5‑29.9wt％。本发明的方法绿色环保，且制备得到的聚乙烯醇水凝胶兼具高透明性、粘附性，超低温抗冻性，同时具有弹性、延展性、离子导电性及保湿性，克服了聚乙烯醇水凝胶在应用时的不透明、无粘附性、不抗冻等问题，可应用于医药、材料以及传感器等领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种高透明聚乙烯醇水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

聚乙烯醇是一种水溶性高分子聚合物，具有生物可降解和生物相容性好等优点，是一种绿色化工材料。聚乙烯醇可通过物理或化学交联方法制备成聚乙醇水凝胶，由于其无毒性、机械性能优良，聚乙烯醇水凝胶在人造软骨、组成工程支架及生物传感器领域具有重要的应用前景。

聚乙烯醇水凝胶常用的制备方法有化学交联法、物理交联法和辐射交联法等。其中，化学交联法往往使用戊二醛、硼酸、环氧氯丙烷等毒性试剂作为交联剂，上述毒性交联剂很难消除，微量残留交联剂使聚乙烯水凝胶生物相容性大大降低；辐射交联法采用放射线或紫外光诱导聚乙烯醇水凝胶交联，虽然该方法合成效率高，但对交联设备存在较高要求，且高能量射线造成较弱的力学性能；冷冻-解冻循环法是最常见的一种制备聚乙烯醇水凝胶的物理交联方法，是制备医用聚乙烯醇水凝胶的常用方法。然而该方法制备的聚乙烯醇水凝胶同大多数水凝胶一样，在使用时存在粘附性低、不透明、不抗冻等缺陷，严重限制了其在生物医用领域及低温环境下的使用需求。

申请号为202010508542.5的中国专利公开了一种具有高强度、高灵敏度的聚乙烯醇离子导电水凝胶制备方法，该方法利用冷冻-解冻法制备的聚乙烯醇水凝胶，将其浸泡氯化钠水溶液获得离子导电性，但该方法所得水凝胶不透明、没有粘附性。

申请号为201910718777.4的中国专利公开了一种透明聚乙烯醇水凝胶眼贴的制备方法。通过对冷冻解冻后的半凝胶产品进行辐照交联，弥补了聚乙烯醇水凝胶浑浊不透明的不足。但辐照交联操作不便且价格昂贵，不易推广和应用。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种高透明聚乙烯醇水凝胶及其制备方法和应用。本发明的制备方法原料简单、绿色环保且易于实施推广，能够大规模工业化应用；本发明制备得到的聚乙烯醇水凝胶在兼具备弹性、延展性、离子导电性及保湿性等性能的同时，还具备高透明、粘附性和超低温抗冻性，适用于医药、材料、传感器领域。

在本发明的第一方面，本发明提供了一种高透明聚乙烯醇水凝胶，其以聚乙烯醇和无机盐为原料，以水为溶剂，其中，聚乙烯醇的浓度为3-30wt%，无机盐的浓度为0.5-29.9wt%。

在本发明的实施方式中，本发明的高透明聚乙烯醇水凝胶在可见光范围内的透光率不低于80%，且抗冻温度可低达-80℃。

常规的聚乙烯醇凝胶是不透明的，并且往往需要使用有机溶剂比如二甲基亚砜获得透明度，有机溶剂往往有毒必须从凝胶中完全除去，而完全去除是难以实现的。本发明以水为溶剂，采用特定浓度的聚乙烯醇和特定浓度和种类的无机盐，获得了高透的聚乙烯醇水凝胶，本发明的高透明聚乙烯醇水凝胶可实现高于80%透明，并且本发明的聚乙烯醇水凝胶具备超低温抗冻作用和粘附性。

在本发明的一些实施方式中，所述聚乙烯醇的浓度为10-20wt%，优选为15-20wt%；所述无机盐的浓度为10-20wt%。

在本发明的一些实施方式中，所述聚乙烯醇的数均分子量为40000-180000，醇解度为70-99.9%。