[发明专利]一种具有多级各向异性的聚乙烯醇材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种具有多级各向异性的聚乙烯醇材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将聚乙烯醇、柠檬酸钠和水熔融共混，得到复合物；(2)将所述步骤(1)得到的复合物进行热压成型，得到膜状材料；(3)将所述步骤(2)得到的膜状材料依次进行盐析和冻融，得到半成品；(4)将所述步骤(3)得到的半成品重复步骤(3)的操作至少2次，得到具有多级各向异性的聚乙烯醇材料。本发明在熔融共混时改善了材料的内部结晶结构；盐析时在动态和静态层面下改善了材料的内部晶体结构；冻融实现了聚乙烯醇的原位物理交联，通过反复盐析和冻融使聚乙烯醇材料在毫米至分子水平的不同尺度上产生多级各向异性结构，从而制备出高机械性能的聚乙烯醇材料。

技术领域

本发明涉及聚乙烯醇材料技术领域，尤其涉及一种具有多级各向异性的聚乙烯醇材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是一种具有良好生物相容性及可降解性的高分子材料，可用于人工角膜、人体关节软骨材料、包装和软体机器人等。例如中国专利CN101235180A记载了一种聚乙烯醇材料，该材料是由聚乙烯醇与磷、氮阻燃剂及填料组成，其中按质量百分比计，聚乙烯醇为60～92％，磷、氮阻燃剂为7.9～35％，填料为0.1～5.0％，此材料虽然具备优异的阻燃性能，但其机械性能较低，无法满足实际使用的需要。因此，如何提高聚乙烯醇材料的机械性能为本领域亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有多级各向异性的聚乙烯醇材料及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备得到的聚乙烯醇材料具有多级各向异性，且具备高机械性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种具有多级各向异性的聚乙烯醇材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚乙烯醇、柠檬酸钠和水熔融共混，得到复合物；

(2)将所述步骤(1)得到的复合物进行热压成型，得到膜状材料；

(3)将所述步骤(2)得到的膜状材料依次进行盐析和冻融，得到半成品；

(4)将所述步骤(3)得到的半成品重复步骤(3)操作至少2次，得到具有多级各向异性的聚乙烯醇材料。

优选地，所述步骤(1)中的复合物由包括以下质量百分含量的原料制备得到：聚乙烯醇75～96％、柠檬酸钠1～5％和水3～20％。

优选地，所述步骤(1)中熔融共混的温度为90～135℃，熔融共混的转速为60～100rpm，熔融共混的时间为5～15min。

优选地，所述步骤(2)中热压成型的温度为90～95℃，热压成型的压力为150～200MPa，热压成型的时间为3～5min。

优选地，所述步骤(3)中盐析所采用的溶液为柠檬酸钠溶液。

优选地，所述步骤(3)中盐析的时间为1～5min。

优选地，所述步骤(3)冻融中的冻结温度为-80～-60℃，冻结时间为30～90min，冻融中的融化温度为室温，融化时间为20～60min。

优选地，所述步骤(4)中重复的次数为2～4次。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的具有多级各向异性的聚乙烯醇材料。

本发明还提供了上述技术方案所述具有多级各向异性的聚乙烯醇材料在包装、软体机器人、可穿戴和可植入医疗器件中的应用。