[发明专利]一种聚电解质复合物水凝胶纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚电解质复合物水凝胶纤维及其制备方法，该方法是先以溶液X作为纺丝液进行湿法纺丝，经凝固浴复合后，完全浸入含有多价金属离子C的溶液中处理，最后进行吸水处理，得到纤维；当溶液X是以聚阳离子电解质A为溶质的溶液时，作为凝固浴的溶液Y的溶质为聚阴离子电解质B；当溶液X是以聚阴离子电解质B为溶质的溶液时，作为凝固浴的溶液Y的溶质为聚阳离子电解质A；制得的纤维具有皮芯结构，且皮层和芯层之间形成静电力，聚阴离子电解质B中的羧酸根与多价金属离子C形成配位交联结构；将水凝胶纤维完全浸入去离子水中，浸泡2天后测试：断裂伸长率为80～160％，单丝强度为10～45MPa，初始模量为12～180MPa，能够提拉自身重量2千～1万倍的重物。

技术领域

本发明属于水凝胶纤维技术领域，涉及一种聚电解质复合物水凝胶纤维及其制备方法，特别是涉及一种可用于人工肌腱组织的聚电解质复合物水凝胶纤维及其制备方法。

背景技术

水凝胶是具有良好的生物相容性和柔软性的一类材料，具有极强亲水能力的三维网络结构，它在水中能够迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。该材料含水量高、生物相容性好，易于修饰，并且在一些因素(如pH和温度)刺激下可以实现可逆膨胀与收缩。人们通常将水凝胶用作吸附剂、药物载体等，其在药物治疗、生物检测等领域具有重要的应用。然而，传统水凝胶的力学性能和抗溶胀能力通常较差，导致其实际应用受限。

近年来，构筑双网络结构的水凝胶和具有互穿网络结构的水凝胶成为人们研究的热点。在水凝胶网络体系中构筑一种强网络结构和弱网络结构，强网络起维持网络结构完整性的作用，弱网络起耗散能量的作用，这样可以提高水凝胶的力学性能。或者构筑具有纳米粒子的杂化水凝胶同样可以提高水凝胶的韧性和强度。装载后形成的纳米复合凝胶兼具纳米材料和凝胶的特性，且复合后往往可以实现各组分之间的协同增强。但以上的方法一般会用到有机溶剂或具有复杂的化学合成步骤，破坏原有水凝胶的化学性能，且纳米簇在凝胶化的过程中很容易发生团聚，极大的影响水凝胶的使用。那么如何通过绿色、简单的方法构筑具有优良力学性能的水凝胶成为广大科研人员研发的热点。

聚电解质复合物有着与普通高分子材料不同的特性，由于其生物相容性，常常被用于水凝胶的制备。其表面带有电荷，使得聚电解质复合物常常对于温度、pH值、湿度等条件十分敏感。这种特性使得聚电解质复合物在作为水凝胶使用时常常具有很差的力学性能。

因此，研究一种制备方法简单且力学性能好的聚电解质复合物水凝胶纤维及其制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种聚电解质复合物水凝胶纤维及其制备方法。利用界面复合和湿法纺丝相结合的方法，将一种聚阳离子电解质溶液作为纺丝液挤入到聚阴离子电解质溶液中，或者将聚阴离子电解质溶液作为纺丝液挤入到聚阳离子电解质溶液中，此时聚阴离子电解质溶液与聚阳离子电解质溶液相互接触的界面由于静电相互作用发生复合，辅助纤维成形，得到具有皮芯结构的聚电解质复合纤维；再将聚电解质复合纤维进一步配位交联，可以得到同时具有静电力交联网络和配位交联网络的聚电解质复合物水凝胶纤维，该聚电解质复合物水凝胶纤维具有优异的性能。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种聚电解质复合物水凝胶纤维，包括聚电解质复合纤维及其中的多价金属离子C；

聚电解质复合纤维具有皮芯结构，且皮层和芯层之间形成静电力；当皮层为聚阳离子电解质A时，芯层为聚阴离子电解质B；当芯层为聚阳离子电解质A时，皮层为聚阴离子电解质B；

聚电解质复合纤维中的聚阴离子电解质B中的羧酸根与多价金属离子C形成配位交联结构(如果不引入配位相互作用，虽然聚电解质复合纤维依然可以作为水凝胶纤维使用，但是具有极差的力学性能，不适合后续的应用，如无法用于仿人工肌腱组织等)。

作为优选的技术方案：