一种聚乙烯醇复合水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇复合水凝胶及其制备方法，埃洛石纳米管经过硅烷偶联剂改性，然后超声分散水中，将改性埃洛石纳米管分散液缓慢滴加到10‑20％的聚乙烯醇水溶液中，搅拌获得均匀混合溶液；将混合溶液倒入模具中，盖上玻璃板，放入低温冰箱‑20℃冷冻12小时，取出在20℃下解冻8小时；如此冷冻、解冻三次，既得聚乙烯醇复合水凝胶。本发明专利技术提供采用冷冻解冻法制备的聚乙烯醇复合水凝胶具有力学性能高，热稳定性优良生物相容性好，保水吸液能力强等优点；制备过程中未使用有毒的溶剂，制备方法简单，原料易得，环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯醇复合水凝胶及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种聚乙烯醇复合水凝胶及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯醇水凝胶由于毒性低、机械性能优良、吸水量高和生物相容性好等优点广泛应用于农林、医药、日用化工、环保等各个领域。但聚乙烯醇水凝胶其弹性不足、柔韧性较差、亲水性存在缺陷而不能单独使用，通常将各种纳米填料、天然高分子等用以改善聚乙烯醇水凝胶的力学性能。蒋瑶珮等，高分子材料科学与工程，2018，34(07)，采用冷冻-解冻方法制备了聚乙烯醇/海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝胶，研究发现随氧化石墨烯含量增加，水凝胶的力学性能、热稳定性等得到提高并表现出优异的生物相容性。王志国等，南京工业大学学报(自然科学版)，2017，39(06)，通过纤维素纳米纤维与聚乙烯醇混合采用化学交联法制备了纤维素纳米纤维/聚乙烯醇复合水凝胶，结果表明纤维素纳米纤维的加入能改善聚乙烯醇水凝胶的力学性能。庹超，现代盐化工，2017，44(03)，采用冷冻-解冻方法制备了聚乙烯醇/聚丙烯酸复合水凝胶，研究发现复合水凝胶的吸水倍率高、机械强度高。聚乙烯醇复合水凝胶制备方法按交联方式分为物理交联和化学交联法，其中化学交联法制备的聚乙烯醇水凝胶交联反应不充分，力学强度低；物理交联法应用较多，制备的聚乙烯醇水凝胶力学强度高，但工艺复杂工艺不易控制。比如，彭华峰的中国专利技术专利201710074280.4先将纤维素溶液、聚乙烯醇溶液混匀,加入组装模具中,预凝胶化,得到预凝胶化的凝胶,然后置换出溶剂,再结晶交联,制得力学性能优异、在水中或湿态稳定性高、透光性高的聚乙烯醇复合水凝胶。该专利在制备复合水凝胶过程中需在5℃条件下反复浸泡置换出溶剂，耗时长、耗水量且易造成溶剂不能完全析出。还有，叶林的中国专利技术专利201210329897.3采用极性弹性体材料、经偶联剂处理的无机纳米粒子与聚乙烯醇复合通过含固化剂的硼酸水溶液交联固化制备了一种聚乙烯醇水凝胶。该水凝胶通过发挥弹性体材料的增韧作用及无机纳米粒子的增强效应，从而提高聚乙烯醇水凝胶力学强度和韧性，延长使用寿命，满足实际使用对力学性能的要求。该专利在制备聚乙烯醇水凝胶过程中无机纳米粒子在聚乙烯醇中分散性不易控制，易造成凝胶强度不稳定，其次使用交联剂硼酸具有较大的细胞毒性，不适用于生物医用材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型聚乙烯醇复合水凝胶及其制备方法，其特点一是在水凝胶网络结构中引入埃洛石纳米管，通过其表面丰富的羟基与聚乙烯醇的氢键作用形成物理交联网络弥补聚乙烯醇水凝胶的力学强度缺陷。特点二是采用循环冷冻-解冻法制备的聚乙烯复合水凝胶工艺简单，原料易得。特点三是该法制得的聚乙烯醇复合水凝胶具有无毒，较好的溶胀性、生物相容性、热稳定性和力学性能等优点，适用于做伤口敷料使用。具体的技术方案为：一种聚乙烯醇复合水凝胶，由以下原料按照重量份数制成：聚乙烯醇50-100份；改性埃洛石纳米管25-80份；还有适量的水。所述的聚乙烯醇为聚合度为700-6000、醇解度为70-99％的聚乙烯醇一种或多种任意混合。所述的改性埃洛石纳米管，为埃洛石纳米管经过硅烷偶联剂改性，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中任意一种。该聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：(1)原料制备埃洛石纳米管表面处理：将5-30份埃洛石纳米管与1-30份硅烷偶联剂分散在水和丙酮体积比为1:8的溶液中，70℃冷凝搅拌回流反应1-2小时，自然冷却，抽滤，滤饼置于50℃烘箱中干燥，获得改性埃洛石纳米管；聚乙烯醇水溶液的制备：将50-100份聚乙烯醇和水放入三口烧瓶中，升温至85-95℃，搅拌2-3小时溶解聚乙烯醇，冷却至室温既得浓度为10-20％的聚乙烯醇水溶液；(2)聚乙烯醇复合水凝胶的制备将25-80份改性埃洛石纳米管超声分散于500份水中，超声分散时间15分钟，超声波频率20KHz，功率300W；将改性埃洛石纳米管分散液缓慢滴加到聚乙烯醇水溶液中，搅拌3-4小时，获得均匀混合溶液；将混合溶液倒入模具中，盖上玻璃板，放入低温冰箱-20℃冷冻12小时，取出在20℃下解冻8小时；如此冷冻、解冻三次，既得聚乙烯醇复合水凝胶。本专利技术提供的一种聚乙烯醇复合水凝胶及其制备方法，具有以下技术效果：(1)通过聚乙烯醇与埃洛石纳米管复合，采用冷冻解冻法制备的聚乙烯醇复合水凝胶具有力学性能高，热稳定性优良生物相容性好，保水吸液能力强等优点；(2)本专利技术制备的聚乙烯醇复合水凝胶与传统的聚乙烯醇水凝胶相比，未使用醛类、硼酸类、环氧氯丙烷等有毒的化学交联剂，且制备过程中未使用有毒的溶剂，制备方法简单，原料易得，环境友好。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述,有必要在此指出的是本实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制,该领域的技术熟练人员可以根据上述本专利技术的内容对本专利技术作出一些非本质的改进和调整。实施例1(1).原料制备埃洛石纳米管表面处理：在1L三口瓶中加入15g埃洛石纳米管、5g乙烯基三乙氧基硅烷、500ml水/丙酮(体积比为1:8)的混合溶液，70℃冷凝搅拌回流反应1小时，自然冷却，抽滤，滤饼置于50℃烘箱中干燥，既得灰色改性埃洛石纳米管。聚乙烯醇水溶液的制备：1788聚乙烯醇20g和蒸馏水300g放入三口烧瓶中，升温至90℃，搅拌2小时溶解聚乙烯醇，冷却至室温既得聚乙烯醇水溶液。(2).聚乙烯醇复合水凝胶的制备将10g改性埃洛石纳米管超声分散于500g水中，超声分散时间15分钟(超声波频率20KHz，功率300W)。将100g改性埃洛石纳米管分散液缓慢滴加浓度为15％的聚乙烯醇水溶液中，搅拌3小时，获得均匀混合溶液。将混合溶液倒入模具中，盖上玻璃板，放入低温冰箱-20℃冷冻12小时，取出在20℃下解冻8小时。如此冷冻、解冻三次，既得聚乙烯醇复合水凝胶。实施例2(1).原料制备埃洛石纳米管表面处理：在1L三口瓶中加入10g埃洛石纳米管、8g乙烯基三甲氧基硅烷、500ml水/丙酮(体积比为1:8)的混合溶液，70℃冷凝搅拌回流反应1.5小时，自然冷却，抽滤，滤饼置于50℃烘箱中干燥，既得灰色改性埃洛石纳米管。聚乙烯醇水溶液的制备：1799聚乙烯醇25g和蒸馏水350g放入三口烧瓶中，升温至95℃，搅拌3小时溶解聚乙烯醇，冷却至室温既得聚乙烯醇水溶液。(2).聚乙烯醇复合水凝胶的制备将12g改性埃洛石纳米管超声分散于500g水中，超声分散时间15分钟(超声波频率20KHz，功率300W)。将80g改性埃洛石纳米管分散液缓慢滴加浓度为10％的聚乙烯醇水溶液中，搅拌3.5小时，获得均匀混合溶液。将混合溶液倒入模具中，盖上玻璃板，放入低温冰箱-20℃冷冻12小时，取出在20℃下解冻8小时。如此冷冻、解冻三次，既得聚乙烯醇复合水凝胶。实施例3(1).原料制备埃洛石纳米管表面处理：在1L三口瓶中加入15g埃洛石纳米管、9g乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、500ml水/丙酮(体积比为1:8)的混合溶液，70℃冷凝搅拌回流反应2小时，自然冷却，抽滤，滤饼置于50℃烘箱中干燥，既得灰色改性埃洛石纳米管。聚乙烯醇水溶液的制备：2499聚乙烯醇15g和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乙烯醇复合水凝胶，其特征在于，由以下原料按照重量份数制成：聚乙烯醇50‑100份；改性埃洛石纳米管25‑80份；还有适量的水。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯醇复合水凝胶，其特征在于，由以下原料按照重量份数制成：聚乙烯醇50-100份；改性埃洛石纳米管25-80份；还有适量的水。2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇复合水凝胶，其特征在于，所述的聚乙烯醇为聚合度为700-6000、醇解度为70-99％的聚乙烯醇一种或多种任意混合。3.根据权利要求1所述的一种聚乙烯醇复合水凝胶，其特征在于，所述的改性埃洛石纳米管，为埃洛石纳米管经过硅烷偶联剂改性，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中任意一种。4.根据权利要求1到3任一项所述的一种聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)原料制备埃洛石纳米管表面处理：将5-30份埃洛石...

【专利技术属性】
技术研发人员：张毅，茹雪，朱学军，李玉峰，邓俊，廖妮，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：四川,51