环境触发变形材料及其制备方法技术

一种环境触发变形材料，包括基体层及与基体层相粘的敏感层；所述敏感层包括相接的混合段及敏感段，所述混合段由一第一聚合物凝胶与一第二聚合物凝胶混合形成，所述敏感段由所述第二聚合物凝胶制成，其中，所述第二聚合物凝胶为可逆凝胶。还提供所述环境触发变形材料的制备方法。

Environmental triggered deformation materials and their preparation methods

An environmental trigger deformation material includes a substrate layer and a sensitive layer adhered to the matrix layer. The sensitive layer comprises a connected mixing section and a sensitive segment, and the mixing section is formed by mixing a first polymer gel with a second polymer gel, and the sensitive segment is made of the second polymer gel, wherein the second polymer gel is a reversible gel. The preparation method of the environment triggered deformation material is also provided.

【技术实现步骤摘要】
环境触发变形材料及其制备方法
本专利技术涉及一种环境触发变形材料及其制备方法。
技术介绍
凝胶因其独特的吸水保水和良好的生物相容性等优点，在材料科学和生物医学领域得到广泛应用。凝胶能对温度、pH值、湿度、光、盐浓度、溶剂组成、电场等外界因素的变化产生响应，具有这种响应能力的凝胶被称为环境敏感凝胶或智能高分子凝胶，可用于药物控释、微流道控制、仿生驱动器、生物分离等领域。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种包含温敏凝胶的环境触发变形材料及其制备方法。一种环境触发变形材料，包括基体层及与基体层相粘的敏感层；所述敏感层包括相接的混合段及敏感段，所述混合段由一第一聚合物凝胶与一第二聚合物凝胶混合形成，所述敏感段由所述第二聚合物凝胶制成，其中，所述第二聚合物凝胶为可逆凝胶。一种环境触发变形材料的制备方法，包括：提供一第一聚合物凝胶前聚体及一第二聚合物凝胶前聚体，其中，所述第二聚合物凝胶前聚体聚合后为第二聚合物凝胶，所述第二聚合物凝胶为可逆凝胶；在一模具的不同位置注入所述第一聚合物凝胶前聚体及第二聚合物凝胶前聚体，并使所述第一聚合物凝胶前聚体及所述第二聚合物凝胶前聚体流动至交汇混合；聚合所述所述第一聚合物凝胶前聚体及所述第二聚合物凝胶前聚体，得到一敏感层；及在所述敏感层表面注入第三聚合物凝胶前聚体，并将所述第三聚合物凝胶前聚体聚合形成基体层，从而得到环境触发变形材料。相比于现有技术，本技术方案的环境触发变形材料及制备方法中，所述环境触发变形材料具有双层结构，其中包含对环境变化可逆的敏感层，环境变化时，所述环境触发变形材料整体会发生弯折等响应行为。附图说明图1为本技术方案较佳实施例提供的环境触发变形材料的剖视示意图。图2本技术方案较佳实施例提供的透明模具的示意图。图3本技术方案较佳实施例提供的将第一及第二聚合物凝胶前聚体注入透明模具的示意图。图4本技术方案较佳实施例提供的将第一及第二聚合物凝胶前聚体聚合之后得到敏感层的示意图。图5本技术方案较佳实施例提供的将一透明框体置于透明底板上的示意图。图6本技术方案较佳实施例提供的敏感层表面注入第三聚合物凝胶前聚体后得到基体层的示意图。主要元件符号说明环境触发变形材料1基体层10敏感层20凝胶段21混合段22敏感段23透明模具30透明底板31透明槽板32第一注入孔321第二注入孔322产品槽323透明框体33收容槽331如下具体实施方式将进一步说明本专利技术。具体实施方式请参阅图1，本技术方案较佳实施方式提供一种环境触发变形材料1，所述环境触发变形材料1包括相粘的一基体层10及一敏感层20。所述基体层10及所述敏感层20均由凝胶制成，具体地，均可以为水凝胶或硅水凝胶制成。所述敏感层20包括顺次相接的凝胶段21、混合段22及敏感段23。实际，所述凝胶段21、混合段22及敏感段23并无明显肉眼可见的界限(图示以虚线表示分界，实际并无此界限)。优选地，所述凝胶段21为不具有环境敏感性的第一聚合物凝胶制成，即，所述第一聚合物凝胶为刚性凝胶，对环境变化不可逆。优选地，所述第一聚合物凝胶为聚乙二醇基(PEG)水凝胶。更优选地，所述第一聚合物凝胶由包括聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)及引发剂如Irgacure-1173(I1173，化工行业标准型号)的水凝胶前聚体聚合形成。所述混合段22由所述第一聚合物凝胶与所述第二聚合物凝胶混合形成。其中，自所述混合段22的靠近所述凝胶段21的端部向所述混合段22的靠近所述敏感段21的端部，所述混合段21中的所述第一聚合物凝胶的占比逐渐降低，所述第二聚合物凝胶的占比逐渐升高；优选地，在靠近所述凝胶段21的端部，所述第一聚合物凝胶所占的百分含量接近100％，所述第二聚合物凝胶所占的百分含量接近0％，在远离所述凝胶段21的端部，所述第一聚合物凝胶所占的百分含量接近0％，所述第二聚合物凝胶所占的百分含量接近100％。所述敏感段23为具有环境敏感性的第二聚合物凝胶制成，即，所述第二聚合物凝胶为可逆凝胶。所述第二聚合物凝胶可以为具有温度、pH值、湿度、光、盐浓度、溶剂组成、电场等敏感性的可逆凝胶。当环境改变时，所述敏感段23发生收缩或膨胀，从而带动相粘的所述基体层10弯曲或复原，进而使所述环境触发变形材料1发生弯曲或复原。优选地，所述第二聚合物凝胶为温度敏感型的凝胶。优选地，所述第二聚合物凝胶为聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)类水凝胶。聚N-异丙基丙烯酰胺类水凝胶具有温敏性，在较低温度下膨胀，在较高温度下收缩，其可逆的临界溶解温度(LCST)为32摄氏度左右，即，当温度高于临界溶解温度时，所述聚N-异丙基丙烯酰胺类水凝胶逐渐收缩，低于临界溶解温度时，所述聚N-异丙基丙烯酰胺类水凝胶逐渐膨胀。更优选地，所述第二聚合物凝胶为包含聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)、乙二醇二甲基丙烯酸酯及引发剂如Irgacure-1173的水凝胶前聚体聚合形成；所述水凝胶前聚体聚合形成的水凝胶的临界溶解温度为人体体温的37摄氏度左右；具有所述敏感段23的所述环境触发变形材料1可以在体温附近发生弯曲或复原，在温度升高到37摄氏度时，所述环境触发变形材料1弯曲，当温度降低到37摄氏度以下时，所述环境触发变形材料1复原。所述基体层10为不具有环境敏感性的第三聚合物凝胶制成，即所述第三聚合物凝胶也为刚性凝胶，对环境变化不可逆。优选地，所述第一聚合物凝胶与所述第三聚合物凝胶成分相同。优选地，所述第三聚合物凝胶为聚乙二醇基(PEG)水凝胶制成。更优选地，所述第三聚合物凝胶由包括聚乙二醇甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯及引发剂如Irgacure-1173的水凝胶前聚体聚合形成。定义所述敏感层20的厚度为X1，及定义所述环境触发变形材料1的总厚度为X，优选地，X1远大于二分之一的X。定义所述敏感段23的长度为Y1，及定义所述环境触发变形材料1的总长度为Y，优选地，3/5Y>Y1>1/3Y。其中，调整所述敏感层20的厚度占比以及所述敏感层20中的敏感段21的长度占比，可以调整所述环境触发变形材料1发生弯曲变形时的弯曲幅度及弯曲曲率。也就是说，可以根据需要选择合适的所述敏感层20的厚度及所述敏感层20中的敏感段21的长度。在其他实施例中，所述基体层10也可以为不同于所述凝胶段21的聚合物凝胶制成。在其他实施例中，所述凝胶段21的长度也可以为零，也即不设所述凝胶段21。本技术方案另一较佳实施方式提供一种环境触发变形材料1的制备方法，包括步骤：S1，提供第一聚合物凝胶前聚体及第二聚合物凝胶前聚体。所述第一聚合物凝胶前聚体聚合后为第一聚合物凝胶，所述第一聚合物凝胶对环境不可逆，为刚性凝胶；所述第二聚合物凝胶前聚体聚合后为第二聚合物凝胶，所述第二聚合物凝胶为可逆凝胶。优选地，所述第一聚合物凝胶前聚体为聚乙二醇基水凝胶前聚体。更优选地，所述第一聚合物水凝胶前聚体包括聚乙二醇甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯及引发剂如Irgacure-1173。优选地，所述第二聚合物凝胶为聚N-异丙基丙烯酰胺类水凝胶前聚体。更优选地，所述第二聚合物水凝胶前聚体包含聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)、乙二醇二甲基丙烯酸酯及引发剂如Irgacure-11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境触发变形材料，包括基体层及与基体层相粘的敏感层；所述敏感层包括相接的混合段及敏感段，所述混合段由一第一聚合物凝胶与一第二聚合物凝胶混合形成，所述敏感段由所述第二聚合物凝胶制成，其中，所述第二聚合物凝胶为可逆凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种环境触发变形材料，包括基体层及与基体层相粘的敏感层；所述敏感层包括相接的混合段及敏感段，所述混合段由一第一聚合物凝胶与一第二聚合物凝胶混合形成，所述敏感段由所述第二聚合物凝胶制成，其中，所述第二聚合物凝胶为可逆凝胶。2.如权利要求1所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述第一聚合物凝胶为刚性凝胶。3.如权利要求2所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述第一聚合物凝胶为聚乙二醇基水凝胶。4.如权利要求1所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述第二聚合物凝胶为温度敏感型的凝胶。5.如权利要求4所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述第二聚合物凝胶为聚N-异丙基丙烯酰胺类水凝胶。6.如权利要求5所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述第二聚合物凝胶为包含聚N-异丙基丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯及引发剂的水凝胶前聚体聚合形成。7.如权利要求5所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述第二聚合物凝胶的临界溶解温度为37摄氏度左右。8.如权利要求1所述的环境触发变形材料，其特征在于，自所述混合段的远离所述敏感段的端部向所述混合段的靠近所述敏感段的端部，所述混合段中的所述第一聚合物凝胶占比逐渐降低，所述混合段中的所述第二聚合物凝胶的占比逐渐升高。9.如权利要求8所述的环境触发变形材料，其特征在于，在所述混合段的远离所述敏感段的端部，所述第一聚合物凝胶所占的百分含量接近100％，所述第二聚合物凝胶所占的百分含量接近0％，在所述混合段的靠近所述敏感段的端部，所述第一聚合物凝胶所占的百分含量接近0％，所述第二聚合物凝胶所占的百分含量接近100％。10.如权利要求1所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述基体为一第三聚合物凝胶制成。11.如权利要求10所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述第一聚合物凝胶与所述第三聚合物凝胶均为刚性凝胶。12.如权利要求11所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述第一聚合物凝胶与所述第三聚合物凝胶成分相同。13.如权利要求1所述的环境触发变形材料，其特征在于，所述敏感层的厚度为X1，及定义所述环境触发变形材料的总厚度为X，其中，X1大于二分之一的X。14.如权利要求1所述的环境触发变形材料，其特征在于，定义所...

【专利技术属性】
技术研发人员：简秀纹，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44