[发明专利]一种温控粘附水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种温控粘附水凝胶及其制备方法，由AAm、AA、QCA、自由基聚合引发剂、抗氧化剂和超纯水为原料聚合制成。本发明的温控粘附水凝胶不含有化学交联剂，是由氢键、静电相互作用等弱物理相互作用交联而成，并由丙烯酸、丙烯酰胺、QCA、2,2‑偶氮二(2‑甲基丙基咪)二盐酸盐以及水组成的物理交联网络体系，使得聚合物链自由移动的程度较高，可以随着温度变化快速做出响应。

技术领域

本发明属于功能聚合物材料技术领域，具体涉及一种温控粘附水凝胶及其制备方法。

背景技术

智能水凝胶主要通过水凝胶网络中涉及的非共价相互作用，包括静电相互作用(离子键，氢键和卤素键)、范德华力(偶极-偶极，偶极诱导偶极和色散力)、π效应(π-π、阳离子-π、阴离子-π和极性-π相互作用)和疏水相互作用等途径构建。由于这些动态性质容易受到例如，光、电、磁、温度、应力和氧化还原等的环境刺激因素的影响从而使材料本身的结构、性质和形状发生改变。由于温度是一种常见且容易调控的环境刺激因素，因此温敏性水凝胶是目前最典型且研究最为广泛的智能水凝胶。它能感知温度变化，并及时作出相应的体积、颜色、凝胶状态等的变化。大多数情况下，温敏性水凝胶材料可以轻松实现可逆和大变形性，但这些水凝胶的反应缓慢且机械强度低，限制了其实际应用领域。

近年来，可以响应外界温度变化而发生按需粘附/脱粘转换的温控粘附水凝胶的制备得到了广泛的研究。Shi等(Xiaofang Shi and Peiyi Wu.A Smart Patch with On-Demand Detachable Adhesion for Bioelectronics.Small.2021)通过在季铵化壳聚糖水溶液中原位聚合丙烯酸来构建热响应行为，实现水凝胶力学性能、粘附性、光学效果的温控调节；Jiang等(Yanan Jiang,Xin Zhang,et al.Infant Skin Friendly AdhesiveHydrogel PatchActivated at Body Temperature for Bioelectronics Securing andDiabetic Wound Healing.ACS Nano.2022)通过聚合的没食子酸与甲基丙烯酰基明胶络合，使甲基丙烯酰基明胶网络能够响应热刺激，导致温度引发的水凝胶粘附和分离。

对于粘性水凝胶材料而言，影响其表面粘附性能最重要的因素是内聚力与粘结力的平衡。水凝胶内聚力过大会相应地减少表面粘性分子的数量而降低粘附性，粘结力足够而内聚力不足往往导致水凝胶剥离过程中内部撕裂。现有的温度响应粘附水凝胶很难同时实现高粘附强度和高拉伸强度的平衡。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种温控粘附水凝胶。

本发明的另一目的在于提供上述温控粘附水凝胶的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种温控粘附水凝胶，由AAm、AA(丙烯酸)、QCA、自由基聚合引发剂、抗氧化剂和超纯水为原料聚合制成，上述QCA的结构式为

在本发明的一个优选实施方案中，所述自由基聚合引发剂为AIBA。

在本发明的一个优选实施方案中，所述抗氧化剂为柠檬酸钠。

在本发明的一个优选实施方案中，所述QCA的合成路线为：

进一步优选的，所述QCA的制备方法包括：在室温下，将2-氯-3′,4′-二羟基苯乙酮溶于乙酸乙酯中，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，通氮气25-35min，于65-75℃反应40-50h，获得沉淀，然后将沉淀依次经甲醇溶解、乙醚沉淀和真空干燥，获得所述QCA。

更进一步优选的，所述2-氯-3’,4’-二羟基苯乙酮、乙酸乙酯和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的比例为4-5g:50mL:3-4mL。