一种抗溶胀韧性水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种抗溶胀韧性水凝胶及其制备方法，制备方法包括步骤：将亲水性有机聚合物加入到溶剂中，得到第一溶液；将液态有机硅基疏水性弹性体预聚体、第一溶液、表面活性剂混合后，进行超声，得到第二溶液；将第二溶液在第一预设温度下冷置处理第一预设时间后，放置于室温下静置第二预设时间，得到水凝胶前体；将水凝胶前体进行脱水处理后，得到抗溶胀韧性水凝胶。本发明专利技术通过将亲水性有机聚合物和有机硅基疏水性弹性体预聚体共混，构建独特的亲疏水两相纳米杂化结构，亲水性有机聚合物的引入使抗溶胀韧性水凝胶具有良好的机械变形稳定性，而有机硅基疏水性弹性体的引入提高了抗溶胀韧性水凝胶的弹性和水下的抗溶胀性能。胀韧性水凝胶的弹性和水下的抗溶胀性能。胀韧性水凝胶的弹性和水下的抗溶胀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗溶胀韧性水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水凝胶
，尤其涉及一种抗溶胀韧性水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]与生物组织相似，水凝胶是含有大量水的连续胶体或聚合物网络结构材料，其水含量甚至可以超过95％(质量分数)。但与生物组织相比，水凝胶的应用还面临诸多挑战：其一，水凝胶的力学性能与生物软组织相距甚远，常规的合成水凝胶自身的力学特征是软而脆的；其二，生物组织是长期浸润在组织液中，具有很高的稳定性，而水凝胶在溶剂(例如水)中会发生溶胀问题，造成其力学性能显著衰减，水凝胶适应性较差。
[0003]水凝胶溶胀是聚合物所形成的交联网络在水溶液中由于聚合物链的溶剂化作用而吸收溶剂从而发生体积膨胀的现象，这一过程往往可以膨胀到相当大的程度。与水接触时，凝胶将吸水，水可以扩散进入聚合物网络，但网络中的聚合物链不能扩散出来。当凝胶网络伸展的内部压力和渗透压相等时，溶胀就停止了。水凝胶材料的溶胀会引发材料体积的显著增加，同时造成其力学性能的衰减，因而限制了水凝胶在湿环境中的应用。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种抗溶胀韧性水凝胶及其制备方法，旨在解决现有水凝胶抗溶胀性能差、无法在环境中应用的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术的第一方面，提供一种抗溶胀韧性水凝胶的制备方法，其中，包括步骤：
[0008]提供液态有机硅基疏水性弹性体预聚体、亲水性有机聚合物及表面活性剂；将所述亲水性有机聚合物加入到溶剂中，得到第一溶液；
[0009]将所述液态有机硅基疏水性弹性体预聚体、第一溶液、表面活性剂混合后，进行超声，得到第二溶液；
[0010]将所述第二溶液在第一预设温度下冷置处理第一预设时间后，放置于室温下静置第二预设时间，得到水凝胶前体；
[0011]将所述水凝胶前体进行脱水处理后，得到所述抗溶胀韧性水凝胶。
[0012]可选地，所述亲水性有机聚合物包括聚乙烯醇，所述液态有机硅基疏水性弹性体预聚体包括聚二甲基硅氧烷预聚体，所述表面活性剂包括吐温80。
[0013]可选地，所述亲水性有机聚合物、液态有机硅基疏水性弹性体预聚体、表面活性剂的质量比为1：(0.25～9)：0.08。
[0014]可选地，所述溶剂选自水或水溶性有机溶剂水溶液。
[0015]可选地，所述水溶性有机溶剂水溶液中的水溶性有机溶剂选自甘油、乙二醇中的至少一种。
[0016]可选地，所述第一预设温度为
‑
20℃～
‑
70℃，第一预设时间为至少2天，第二预设
时间为至少2天。
[0017]可选地，将所述水凝胶前体进行脱水处理的步骤包括：
[0018]将所述水凝胶前体放置于30～40℃的温度下至少2天，然后放置于60～80℃的温度下进行脱水。
[0019]可选地，所述将所述水凝胶前体进行脱水处理之后，得到所述抗溶胀韧性水凝胶之前还包括步骤：
[0020]将脱水处理后的产物浸泡在离子液体溶液和/或盐溶液中。
[0021]可选地，所述将所述水凝胶前体进行脱水处理之后，得到所述抗溶胀韧性水凝胶之前还包括步骤：
[0022]采用无电沉积法，在脱水处理后的产物表面沉积金属层。
[0023]本专利技术的第二方面，提供一种抗溶胀韧性水凝胶，其中，采用本专利技术如上所述的制备方法制备得到。
[0024]有益效果：本专利技术通过将亲水性有机聚合物和有机硅基疏水性弹性体预聚体共混，构建独特的亲疏水两相纳米杂化结构，综合了亲水性有机聚合物的柔性拉伸和有机硅基疏水性弹性体的弹性优势，亲水性有机聚合物的引入使抗溶胀韧性水凝胶具有良好的机械变形稳定性，而有机硅基疏水性弹性体的引入提高了抗溶胀韧性水凝胶的弹性和水下的抗溶胀性能。所述抗溶胀韧性水凝胶中，互穿亲水性有机聚合物作为凝胶基体，互穿亲水性有机聚合物基体作为粘结剂组装有机硅基疏水性弹性体微球，密排的有机硅基疏水性弹性体微球分散在其中。密排的有机硅基疏水性弹性体微球提供了其机械韧性，抑制了水的渗透；亲水性有机聚合物易溶剂化，起到水通道的作用。在这种亲疏水两相组分的辅助下，水的含量可以很容易被调控，使得水凝胶具有良好的抗溶胀性能。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例中抗溶胀韧性水凝胶的制备流程示意图。
[0026]图2中(a)为本专利技术实施例1中的抗溶胀韧性水凝胶浸泡在水中不同时间的抗溶胀性能结果图，(b)为本专利技术实施例1中抗溶胀韧性水凝胶在水中浸泡一天的体积变化比的对比图。
[0027]图3为本专利技术实施例1中的抗溶胀韧性水凝胶在水中浸泡不同天数的抗溶胀性能直观图。
[0028]图4为本专利技术实施例1中的抗溶胀韧性水凝胶在水中浸泡不同天数的质量以及直径变化曲线图。
[0029]图5中(a)
‑
(d)分别为实施例2中将干燥状态下的抗溶胀韧性水凝胶分别浸泡在氯化锂溶液、氯化钾溶液、BMIMBF4溶液、LiTFSI溶液中得到的具有离子导电性的抗溶胀韧性水凝胶在
‑
60℃温度下的柔韧性测试结果图。
[0030]图6为本专利技术实施例2中将干燥状态下的抗溶胀韧性水凝胶浸泡在氯化锂溶液中得到的具有离子电导性的抗溶胀韧性水凝胶在
‑
40℃温度下进行导电性能测试结果图，其中(a)为未接通电源的结果图，(b)为接通电源的结果图。
[0031]图7为本专利技术实施例3中制备得到的表面含有金属镍层的抗溶胀韧性水凝胶的柔韧性测试结果图。
[0032]图8中(a)为实施例3中制备得到的表面含有金属镍层的抗溶胀韧性水凝胶的表面SEM图，(b)为实施例3中制备得到的表面含有金属镍层的抗溶胀韧性水凝胶的截面SEM图。
[0033]图9为本专利技术实施例3中制备得到的表面含有金属镍层的抗溶胀韧性水凝胶的导电性测试结果图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供一种抗溶胀韧性水凝胶及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0035]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0036]与生物组织相比，水凝胶的应用还面临诸多挑战：其一，水凝胶的力学性能与生物软组织相距甚远，常规的合成水凝胶自身的力学特征是软而脆的；其二，生物组织是长期浸润在组织液中，具有很高的稳定性，而水凝胶在溶剂(例如水)中会发生溶胀问题，造成其力学性能显著衰减，水凝胶适应性较差。为了实现水凝胶具有生物软组织的性能，提升水凝胶的韧性、弹性以及环境适应性，改善水凝胶的综合性能，本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗溶胀韧性水凝胶的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供液态有机硅基疏水性弹性体预聚体、亲水性有机聚合物及表面活性剂；将所述亲水性有机聚合物加入到溶剂中，得到第一溶液；将所述液态有机硅基疏水性弹性体预聚体、第一溶液、表面活性剂混合后，进行超声，得到第二溶液；将所述第二溶液在第一预设温度下冷置处理第一预设时间后，放置于室温下静置第二预设时间，得到水凝胶前体；将所述水凝胶前体进行脱水处理后，得到所述抗溶胀韧性水凝胶。2.根据权利要求1所述的抗溶胀韧性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述亲水性有机聚合物包括聚乙烯醇，所述液态有机硅基疏水性弹性体预聚体包括聚二甲基硅氧烷预聚体，所述表面活性剂包括吐温80。3.根据权利要求1所述的抗溶胀韧性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述亲水性有机聚合物、液态有机硅基疏水性弹性体预聚体、表面活性剂的质量比为1：(0.25～9)：0.08。4.根据权利要求1所述的抗溶胀韧性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自水或水溶性有机溶剂水溶液。5.根据权利要求1所述的抗溶胀韧性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述水溶性有机溶剂水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：周学昌，徐紫瑶，王海飞，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：