本发明专利技术公开丙烯酰基甘氨酰胺—1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑高强度共聚水凝胶的应用，由丙烯酰基甘氨酰胺和1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑为单体通过引发剂的自由基聚合而成，共聚水凝胶的分子侧链上，丙烯酰基甘氨酰胺侧链上的酰胺键之间形成氢键。本发明专利技术的有益效果是由于氢键的协同作用，这种水凝胶具有很强的拉伸、压缩的性能，在较高温下能够实现再加工性和自修复的功能，并且具有抗菌性和良好的生物相容性。
Application of acryl glycine amide 1- vinyl -1,2,4- three azole high strength copolymer hydrogel
The invention discloses the application of acroleyl glyamide - 1 vinyl alcohol 1,2,4 three azole high strength copolymerization hydrogel, which is formed by free radical polymerization of acroleyl glyamide and 1 vinyl alcohol three azole as monomers through initiator, on the molecular side chain of the copolymerization hydrogel, amides on the acroleyl glyamide side chain The hydrogen bond is formed between the keys. The beneficial effect of the invention is due to the synergistic effect of hydrogen bonds, which have strong tensile and compression properties, and can achieve reprocessing and self repair functions at a higher temperature, and have antibacterial and good biocompatibility.
【技术实现步骤摘要】
丙烯酰基甘氨酰胺—1-乙烯基-1,2,4-三唑高强度共聚水凝胶的应用
本专利技术涉及一种水凝胶及制备方法，更具体地说，涉及一种以丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)和1-乙烯基-1,2,4三唑(VT)为单体制备的多功能高强超分子水凝胶及其制备方法，该水凝胶具有高度稳定性、可自修复性、再加工性和抗菌性等多功能性。
技术介绍
异物反应是指免疫系统对于外来物质的一种刺激反应，异物反应会造成生物材料移植失败以及机体的不适。如何解决异物反应是器官移植过程中的关键性问题，而解决这一问题时，我们首先要面临的问题是炎症反应及易染菌情况。所以，具有抗菌和抗炎症的生物材料的开发成为一件亟待解决的生物难题。1,2,4-三唑及其衍生物具有抗菌性、抗炎症、抑制血糖过低和止痛的一系列优异特性。已经有文献证实，三唑衍生物能够有效的缓解异物反应的发生。水凝胶是以水为分散介质，亲水性而又不溶于水的且能够吸收大量水分(通常含水量大于总质量的50％)具有交联结构的高分子聚合物材料。因为聚合物链间的物理交联和化学交联作用而不会溶解于水中，只能溶胀且保持一定的形状，同时，还具有良好的水渗透性，生物相容性，作为人体植入物可以减少不良反应。因而水凝胶作为优良的生物医用材料得到广泛应用。但是，其高含水量导致水凝胶较差的机械性能限制了其作为生物材料尤其是力学器件的应用，对于超分子水凝胶更是如此，尤其没有化学键的作用，物理交联的超分子水凝胶力学强度一般来说都较弱，因此制备制备高强度的超分子水凝胶具有很大的现实和理论的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种只以丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)和1-乙烯基-1,2,4-三唑(VT)为单体的多功能高强超分子水凝胶，这种多功能高强超分子水凝胶除了表现出水凝胶的一些固有属性，还具有很强的拉伸、压缩力学性能，同时还具有再加工性、自修复功能以及抗菌特性。本专利技术的目的通过下述技术方案予以实现。丙烯酰基甘氨酰胺—1-乙烯基-1,2,4-三唑高强度共聚水凝胶，具有可自修复性、再加工性和抗菌性的多功能高强超分子水凝胶，由丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)和1-乙烯基-1,2,4-三唑(VT)为单体通过引发剂的自由基聚合而成，在共聚水凝胶分子侧链上，丙烯酰胺基甘氨酰胺基团之间、1-乙烯基-1,2,4-三唑基团之间以及丙烯酰胺基甘氨酰胺基团和1-乙烯基-1,2,4-三唑基团之间形成双氢键。丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑的摩尔质量比为(1-50)：1，优选(10-30)：1。制备本专利技术水凝胶的方法，按照下述步骤进行：将丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)单体在水相条件下溶解，然后加入1-乙烯基-1,2,4-三唑(VT)单体以及引发剂，通过引发剂引发丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)和1-乙烯基-1,2,4-三唑(VT)中的不饱和键，在绝氧的条件下通过自由基聚合反应制备出具有高强度超分子水凝胶，丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑的摩尔质量比为(1-50)：1，引发剂的用量为丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑的质量之和1-5％。丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑的摩尔质量比为(10-30)：1。利用引发剂提供的自由基引发丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑单体中的双键发生聚合反应，其中，引发剂可以选择高分子聚合领域中常用的水相条件下的热引发剂，如过硫酸铵(APS)、过硫酸钾(KPS)，或者以2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(Irgacure1173)作为引发剂，如果选择热引发剂，则需要首先利用惰性气体(如氮气、氩气或者氦气)排除反应体系中的氧，以避免其的阻聚作用，然后根据引发剂的活性和用量，将反应体系加热到所用引发剂的引发温度之上并保持相当长的时间，如1h以上或者更长(1-5h)，以促使引发剂能够长时间产生足够多的自由基，引发反应体系持续发生自由基聚合反应，最终制备本专利技术的水凝胶。如果选择光引发剂，则在紫外光照射的条件下引发自由基聚合，由于光引发效率高于热引发，因此根据所选引发剂的活性和用量调整照射时间时，照射时间可短于热引发的加热时间，如20分钟或者更长(30min-1h)。相对于热引发可以使实验时间大大减少。在制备方案中，不同质量浓度的丙烯酰基甘氨酰胺单体溶解于去离子水中，在加入不同摩尔比例的1-乙烯基-1,2,4-三唑单体，引发剂的用量为丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑的质量之和的1-3％，引发剂的质量为单体总质量的2％。在反应结束后，从反应容器中取出共聚物，去除未参加反应的单体、引发剂和溶剂后，浸泡在水中直至达到溶胀平衡，如浸泡7天，每隔12h更换一次水，达到溶胀平衡。本专利技术提供的多功能高强超分子水凝胶是以丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)和1-乙烯基-1,2,4-三唑(VT)为原料，在引发剂存在下引发制备而成，由于氢键的协同作用，这种水凝胶具有很强的拉伸、压缩的性能(达到MPa级别)，在较高温下能够实现再加工性和自修复的功能，并且具有抗菌性和良好的生物相容性。附图说明图1是本专利技术合成的共聚物PNAGA-20％和PNAVT-20％-10水凝胶的核磁谱图；图2是本专利技术合成的共聚物PNAVT-20％-10水凝胶拉伸，压缩及打结实物图；图3是本专利技术合成的共聚物PNAVT-20％-10水凝胶碎片在80℃下的再加工示意图；图4是本专利技术合成的共聚物PNAVT-20％-10水凝胶在65℃下实现自修复的示意图。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。合成了不同单体浓度的聚(丙烯酰胺基甘氨酰胺-共聚-1-乙烯基-1,2,4-三唑)(PNAVT)水凝胶，以丙烯酰胺基甘氨酰胺单体和1-乙烯基-1,2,4-三唑单体起始浓度为20％，丙烯酰胺基甘氨酰胺单体和1-乙烯基-1,2,4-三唑单体摩尔比例为10:1，记为PNAVT-20％-10为例。将279.27mg的丙烯酰胺基甘氨酰胺(NAGA)，1224μL的去离子水完全溶解后，加入20.73mg的1-乙烯基-1,2,4-三唑和6μL的光引发剂Irgacure1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)，混合液经充氮气除氧后，将混合液注入密闭的模具中，模具在紫外固化箱中照射40分钟以保证充分引发自由基聚合，随后打开模具取出凝胶，在去离子水浸泡几天，达到溶胀平衡，每隔12h更换上述去离子水。按相同步骤制备不同单体浓度的凝胶，进行力学性能、热塑性和自修复等实验过程。此凝胶样品命名为PNAVT-X-Y，其中X代表的是凝胶的单体浓度(即两种单体加在一起的起始浓度)，Y代表丙烯酰胺基甘氨酰胺单体和1-乙烯基-1,2,4-三唑单体摩尔比例，以PNAVT-20％-10为例，PNAVT代表用烯酰胺基甘氨酰胺(NAGA)和1-乙烯基-1,2,4-三唑(VT)所制备的聚合物凝胶；20％代表单体的起始浓度(两种单体加在一起一共是20％)；10代表NAGA：VT的摩尔比例为10:1。在进行拉伸力学性能测试的样品的尺寸为20mm×10mm，厚为500μm。压缩力学性能测试的样品尺寸为直径10mm，高8mm的圆柱。改变单体丙烯酰胺基甘氨酰胺单体和1-乙烯基-1,2,4-三唑单体的浓度，光引发剂Irgacure1173的用量约为总质量的2％，制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
丙烯酰基甘氨酰胺—1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑高强度共聚水凝胶在制备自修复材料中的应用，其特征在于，丙烯酰基甘氨酰胺—1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑高强度共聚水凝胶由丙烯酰基甘氨酰胺和1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑为单体通过引发剂的自由基聚合而成，在共聚水凝胶分子侧链上，丙烯酰胺基甘氨酰胺基团之间、1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑基团之间以及丙烯酰胺基甘氨酰胺基团和1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑基团之间形成双氢键，丙烯酰基甘氨酰胺和1‑乙烯基‑1,2,4‑三唑的摩尔质量比为(1‑50)：1。
【技术特征摘要】
1.丙烯酰基甘氨酰胺—1-乙烯基-1,2,4-三唑高强度共聚水凝胶在制备自修复材料中的应用，其特征在于，丙烯酰基甘氨酰胺—1-乙烯基-1,2,4-三唑高强度共聚水凝胶由丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑为单体通过引发剂的自由基聚合而成，在共聚水凝胶分子侧链上，丙烯酰胺基甘氨酰胺基团之间、1-乙烯基-1,2,4-三唑基团之间以及丙烯酰胺基甘氨酰胺基团和1-乙烯基-1,2,4-三唑基团之间形成双氢键，丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑的摩尔质量比为(1-50)：1。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，丙烯酰基甘氨酰胺和1-乙烯基-1,2,4-三唑的摩尔质量比为(10-30)：1。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，丙烯酰基甘氨酰胺—1-乙烯基-1,2,4-三唑高强度共聚水凝胶的自修复温度为50—60摄氏度。4.丙烯酰基甘氨酰胺—1-...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文广，王宏博，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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