[发明专利]一种壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶及其制备方法

说明书

一种壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶，是采用甲基丙烯酸酐和3,4‑二羟基苯甲醛对壳聚糖进行改性，制备儿茶酚/甲基丙烯酰化壳聚糖（CMC），然后与聚乙二醇二丙烯酸酯进行光交联，最后采用硫酸盐浸泡处理得到。本发明中制备的壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶，同时存在光交联、氧化交联和物理交联的多重交联网络，使得水凝胶具有优良的力学性能，基材附着力和抗溶胀性能，其水凝胶可在基材表面原位成型，且水凝胶具有优异的抗菌性和抗蛋白附着作用，为制备环保型防污材料提供看了新思路，可应用于海洋防污领域，也可用于生物医学防污领域。

技术领域

本发明涉及水凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶及其制备方法。

背景技术

附着在船体或海洋结构物水下表面的海洋微生物和大型生物称为海洋生物污损，它给与海洋工业有关的许多领域带来了严重的经济、环境和健康问题，例如在航运业中，附着在船底的生物会降低船舶速度，研究表明由生物污损所产生的摩擦阻力占到了船体阻力的90％，由此导致的额外燃料消耗高达40％，每年造成了数十亿美元的浪费和数亿吨温室气体的排放。同时，生物污损还会腐蚀所接触的船体表面，缩短船舶使用寿命。被污损附着的船舶还会造成交叉生物污染，将某一海域的海洋物种运送到另一个新的海洋环境中，给海洋生态环境造成潜在的威胁。在船舶等水下表面涂覆防污涂层是防止海洋生物附着最方便、最有效、最经济的手段。传统的防污涂层材料如有机锡防污涂料、氧化亚铜防污涂料、氧化锌防污涂料等杀菌防污涂料，由于含有大量的重金属，可能会引发严重的海洋环境危机。自2008年起有机锡防污涂料在全球范围内已被禁止销售，随后以氧化亚铜作为杀菌剂的防污涂料也受到了严格的限制。

在众多新型海洋防污涂层材料中，水凝胶材料被认为是最有前途的候选材料。然而目前水凝胶的实际应用仍然存在着关键挑战，水凝胶机械性能较差且在基材处附着能力较弱，并且浸泡在水后易于溶胀会使其机械性能和附着能力严重下降，除了其能形成水化层和柔软的特点外，无其他抗污特性。因此研究开发新的具有良好力学性能和粘附能力、低溶胀的抗污水凝胶依然具备现实意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶。

本发明另一目的在于提供上述壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶，其特征在于：所述水凝胶采用甲基丙烯酸酐和3,4-二羟基苯甲醛对壳聚糖进行改性，制备儿茶酚/甲基丙烯酰化壳聚糖(CMC)，然后与聚乙二醇二丙烯酸酯进行光交联，最后采用硫酸盐浸泡处理得到。

上述壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：

步骤(1)：制备CMC

取壳聚糖溶于醋酸水溶液，加入甲基丙烯酸酐反应，然后调节pH后，再加入3,4-二羟基苯甲醛溶液，室温下搅拌反应后，加入硼氢化钠继续反应得悬浮物，采用盐酸将悬浮物溶解得到CMC溶液，经透析、干燥得CMC(儿茶酚/甲基丙烯酰化壳聚糖)；

步骤(2)：制备壳聚糖/聚乙二醇光交联水凝胶

将CMC溶于醋酸水溶液，加入聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂制得预成胶液，将预成胶液倒入模具中，在紫外光下交联固化，得到壳聚糖/聚乙二醇光交联水凝胶；

步骤(3)：形成多重交联

将壳聚糖/聚乙二醇光交联水凝胶浸泡在硫酸盐溶液中，产生交联反应，即得壳聚糖/聚乙二醇多重交联水凝胶。

进一步，所述步骤(1)中壳聚糖在醋酸溶液中的质量浓度为0.5～2.75％，壳聚糖、甲基丙烯酸酐和3,4-二羟基苯甲醛的质量比为1:0.35～3:1～2.75，所述壳聚糖为高粘度壳聚糖，粘度400mPa·s。