一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶及其制法制造技术

本发明专利技术涉及水凝胶技术领域，且公开了一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，包括以下配方原料：N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇‑聚乳酸嵌段共聚物、丙烯酸、引发剂、2′‑羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、CuCl

【技术实现步骤摘要】
一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶及其制法
本专利技术涉及水凝胶
，具体为一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶及其制法。
技术介绍
水凝胶是一种亲水很强的三维网络结构凝胶，水凝胶中存在交联网路，因此具有在水中可以迅速溶胀，并且在溶胀状态可以保持大量体积的水的特点，水凝胶的聚集态既非完全的固态也非完全的液态，其类固态使水凝胶在一定条件下可维持一定的形状与体积，其类液态可以使溶质在水凝胶中扩散或者渗透，通常是水溶性或亲水性的高分子，可以通过一定的化学键交联形成的三维网络聚合物水凝胶材料，或者通常静电作用、链的缠绕等物理作用力形成水凝胶材料，多糖类如淀粉、纤维素等；多肽类如胶原、聚、聚L-谷胺酸等；亲水高分子如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等。聚乙二醇类水凝胶具有高吸水高保水等优点，水凝胶材料在抗旱水土保湿剂、石油化工原油或成品油脱水剂、医疗药物载体、农作物薄膜、化妆品面膜，退热贴，建筑业调湿剂，抑尘剂、食品保鲜剂，增稠剂等方面具有广泛的应用，但是目前的聚乙二醇类水凝胶材料，大多数通过物理作用力交联形成的物理水凝胶，水凝胶材料实际使用时，在持续的溶胀吸水和脱水的物理形变过程中，很容易减小分子间的物理作用力，从而降低了材料的拉伸强度和断裂强度等机械性能，严重影响了水凝胶材料的韧性，并且聚乙二醇类水凝胶对环境温度变化不敏感，不具有温度敏感响应性，从而降低了水凝胶材料的实用性。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶及其制法，解决了聚乙二醇类水凝胶韧性等机械性能较差的问题，并且聚乙二醇类水凝胶对环境温度变化不敏感，不具有温度敏感响应性的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，包括以下按重量份数计的配方原料：12-16份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、39-54份聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物、18-22份丙烯酸、0.4-1份引发剂、15-20份2′-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、0.6-2份CuCl2。优选的，所述引发剂为过硫酸钾。优选的，所述聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中通入N2排出空气，加入无水1,4-二氧六环溶剂、聚乙二醇和DL-丙交酯，搅拌溶解后加入催化剂辛酸亚锡，将反应瓶置于油浴锅中加热至110-120℃，匀速搅拌回流反应15-20h。(2)将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无水乙醚洗涤固体产物，固体产物置于透析袋中，使用蒸馏水进行透析和置换过程48-72h以除去杂质，制备得到聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物。优选的，所述聚乙二醇、DL-丙交酯和辛酸亚锡的质量比为450-480:100-110:1。优选的，所述油浴锅包括工作台，工作台的底部活动安装有脚轮，工作台的底部嵌有浴锅，浴锅的底部放置有锅盖，工作台的底部固定连接有控制台，所述工作台的侧面安装有电线。优选的，所述高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入乙二醇溶剂、39-54份聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物和12-16份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，加入硫酸溶液，调节溶液pH至3-4，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至50-60℃，匀速搅拌进行加成反应10-15h，向溶液中加入蒸馏水，直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，依次使用适量的蒸馏水和乙醇溶剂洗涤固体产物，并置于鼓风干燥机中，加热至45-55℃充分干燥，制备得到丙烯酰胺接枝聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物。(2)向反应瓶中加入乙二醇溶剂、18-22份丙烯酸、15-20份2′-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、0.6-2份CuCl2和丙烯酰胺接枝聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至55-65℃，匀速搅拌3-5h，再加入0.4-1份引发剂过硫酸钾，在65-75℃下反应15-20h，将溶液冷却至室温，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用适量的乙醇溶剂洗涤固体产物，将固体产物置于透析袋中，使用蒸馏水进行透析和置换过程120-150h以除去杂质，制备得到高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，使用丙交酯开环与聚乙二醇原位聚合形成嵌段共聚物，该嵌段共聚物含有大量的亲水性优异的羟基、羧基和醚键，可以很好地作为水凝胶的基体，聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物通过与通过羟基和烯烃加成，实现N,N'-亚甲基双丙烯酰胺接枝嵌段共聚物，接枝后的嵌段共聚物与聚丙烯酸通过羧基和亚氨基、羟基形成氢键，聚合物之间通过物理作用力进行相互链缠绕，形成的水凝胶材料，不仅通过化学键使聚合物之间形成化学交联，同时通过物理作用力使聚合物之间相互缠绕，大幅增强了水凝胶的断裂强度和拉伸强度，避免了材料在吸水溶胀和脱水过程中发生不可逆形变，从而增强了材料的韧性和使用寿命。该一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，当温度升高时，促进了2′-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖中电离出阳离子NH4+以及CuCl2水解产生阳离子Cu2+，与聚丙烯酸电离产生的COO-阴离子，形成离子键，同时Cu2+与壳聚糖中的羟基和氨基形成配位，增强了2′-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖和CuCl2与聚丙烯酸的相容性和交联度，通过离子键和配位键，促进了水凝胶材料形成稳定的化学交联网络，并且增强了材料的韧性和强度等机械性能，同时促进水凝胶材料从类液态溶胶状态向类固态凝胶的相变，使水凝胶在温度变化下发生相变转换，赋予了水凝胶材料的温敏性和温度响应性，并且加入的2′-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖含有大量亲水性氨基和羟基，提高了材料的亲水性和吸水量，增强了水凝胶材料的实用性。附图说明图1为本专利技术连接结构主视图；图2为本专利技术连接结构俯视图。图中：1-工作台、2-脚轮、3-浴锅、4-锅盖、5-控制台、6-电线。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，包括以下按重量份数计的配方原料：12-16份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、39-54份聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物、18-22份丙烯酸、15-20份2′-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、0.6-2份CuCl2、0.4-1份引发剂，引发剂为过硫酸钾。聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中通入N2排出空气，加入无水1,4-二氧六环溶剂、聚乙二醇和DL-丙交酯，搅拌溶解后加入催化剂辛酸亚锡，三者质量比为450-480:100-110:1，将反应瓶置于油浴锅中加热至110-120℃，油浴锅包括工作台，工作台的底部活动安装有脚轮，工作台的底部嵌有浴锅，浴锅的底部放置有锅盖，工作台的底部固定连接有控制台，所述工作台的侧面安装有电线，匀速搅拌回流反应15-20h。(2)将溶液冷却至室温，减压浓缩除去溶剂，使用适量的无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：12-16份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、39-54份聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物、18-22份丙烯酸、0.4-1份引发剂、15-20份2′-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、0.6-2份CuCl

【技术特征摘要】
1.一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，包括以下按重量份数计的配方原料，其特征在于：12-16份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、39-54份聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物、18-22份丙烯酸、0.4-1份引发剂、15-20份2′-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、0.6-2份CuCl2。


2.根据权利要求1所述的一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾。


3.根据权利要求1所述的一种高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物制备方法包括以下步骤：
(1)向无水1,4-二氧六环溶剂中，加入聚乙二醇和DL-丙交酯，搅拌溶解后加入催化剂辛酸亚锡，将溶液置于油浴锅中加热至110-120℃，在N2氛围下匀速搅拌回流反应15-20h。
(2)将溶液减压浓缩除去溶剂、洗涤固体产物，固体产物置于透析袋中，使用蒸馏水进行透析和置换过程48-72h以除去杂质，制备得到聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物。


4.根据权利要求3所述的高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，其特征在于：所述聚乙二醇、DL-丙交酯和辛酸亚锡的质量比为450-480:100-110:1。


5.根据权利要求3所述的高强度离子交联型共聚物的温敏性水凝胶，其特征在于：所述油浴锅...

【专利技术属性】
技术研发人员：文永军，
申请(专利权)人：绍兴市卓诚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33