【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种高强度纤维素基应变增强水凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、生物组织具有自我保护策略，在受到拉伤和损坏之前能够变硬，以此保持其完整性和功能性。同样，应变增强材料在实际应用中具有独特的优势。例如，具有应变增强性能的材料能够与组织保持一致性；另外，它能够在产生应变时增加其刚度。合成水凝胶具有三维网络结构，是一种独特的模拟组织性能的聚合物，发展至今，被广泛应用于伤口敷料、工程支架、药物控释、体外诊断、3d打印等领域。然而，在水凝胶中模仿生物组织的应变增强仍然是一个挑战。另外，传统的应变增强水凝胶往往通过构筑非缠绕或者半柔性的网络来实现，其强度较低。因此，同时将高强度和应变增强行为引入到合成水凝胶中还存在巨大挑战。由于水凝胶难以重现天然组织的应变增强特性，因此在代替真实组织(如皮肤、软骨)、承担载荷方面受到较大限制，这一弊端损害了水凝胶在实际应用中的性能。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，方法简单，所制备的水凝胶具有应变增强行为。本专利技术所要解决的另一技术问题是提供一种高强度纤维素基应变增强水凝胶，有效解决现有合成水凝胶难以重现天然组织的应变增强特性等技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
4、1)在碱/尿素水溶液中溶解微晶纤维素，高速剪切
5、2)将单体和功能性纤维素纳米颗粒依次加入到水中，搅拌反应，随后置于冰浴中超声处理，然后加入引发剂混合，搅拌反应后得到纤维素/丙烯酰胺混合溶液；其中，功能性纤维素纳米颗粒质量分数为0.02～5wt％，单体浓度为1.4～14mol/l；
6、3)将混合溶液倒入模具中，聚合得到高强度纤维素基应变增强水凝胶。
7、步骤1)中，碱/尿素水溶液体系中，naoh：尿素：水的质量比为7:12:100。
8、步骤1)中，溶解微晶纤维素的温度为-29℃，时间为24h；高速剪切转速为2000rpm，剪切5～10min。
9、步骤1)中，反应温度为30℃，反应时间为8-12h，透析至将naoh和尿素完全去除。
10、步骤2)中，单体选自丙烯酰胺，丙烯酸，丙烯酰胺/丙烯酸，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，n-羟乙基丙烯酰胺，3-磺丙基丙烯酸盐和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
11、步骤2)中，光聚合条件为：光引发剂选自2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，光引发剂用量为单体的0.12～0.94mol％，紫外光固化灯效率为12-48w，聚合时间为0.5～6h。
12、步骤2)中，热聚合条件为：热引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾和偶氮二异丁脒盐酸盐，热引发剂用量为单体的0.05～1mol/％，聚合温度为40～70℃，聚合时间为8～48h。
13、步骤2)中，室温聚合条件为：除热引发剂外还加入助引发剂，所述助引发剂为四甲基乙二胺，用量为热引发剂的2/3mol，聚合时间6～24h。
14、所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法所获得的水凝胶。
15、有益效果：与现有技术相比，本专利技术的技术优先包括：
16、1)本专利技术制备的高强度纤维素基应变增强水凝胶具有应变增强行为，且力学性能可调节，其拉伸强度可达4.0mpa，在应变时模量可变化至10.8mpa。
17、2)本专利技术制备的高强度纤维素基应变增强水凝胶具有良好的循环稳定性。
18、3)本专利技术制备的高强度纤维素基应变增强水凝胶具有优异的透明性，600nm处的光透过率为96.5％。
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1.一种高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中，碱/尿素水溶液体系中，NaOH：尿素：水的质量比为7:12:100。
3.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中，溶解微晶纤维素的温度为-29℃，时间为24h；高速剪切转速为2000rpm，剪切5～10min。
4.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中，反应温度为30℃，反应时间为8-12h，透析至将NaOH和尿素完全去除。
5.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中，单体选自丙烯酰胺，丙烯酸，丙烯酰胺/丙烯酸，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，N-羟乙基丙烯酰胺，3-磺丙基丙烯酸盐和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
6.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中，光引发剂选自2
7.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤3)中，光聚合条件为：紫外光固化灯效率为12-48W，聚合时间为0.5～6h；热聚合条件为：聚合温度40～70℃，聚合时间8～48h；室温聚合条件为：聚合时间6～24h。
8.权利要求1-7任一项所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法所获得的水凝胶。
9.权利要求8所述的水凝胶在制备应变材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中，碱/尿素水溶液体系中，naoh：尿素：水的质量比为7:12:100。
3.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中，溶解微晶纤维素的温度为-29℃，时间为24h；高速剪切转速为2000rpm，剪切5～10min。
4.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤1)中，反应温度为30℃，反应时间为8-12h，透析至将naoh和尿素完全去除。
5.根据权利要求1所述的高强度纤维素基应变增强水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤2)中，单体选自丙烯酰胺，丙烯酸，丙烯酰胺/丙烯酸，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯，甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯，n-羟乙基丙烯酰胺，3-磺丙基丙烯酸盐和丙烯酰...
【专利技术属性】
技术研发人员：张代晖，谢宜彤，史霄宇，高士帅，储富祥，王春鹏，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林产化学工业研究所，
类型：发明
国别省市：
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