【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料，具体涉及一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法。
技术介绍
1、水凝胶是一种极其优秀的生物候选材料，由于其与天然细胞外基质(ecm)相似的特性，可以应用于许多领域，如组织工程和药物输送等。然而，在许多应用方面对于传统的聚合物水凝胶来说仍是一个巨大的挑战，因为水凝胶柔软、弱的机械性能满足不了要求，特别是对于承重组织的替换或再生要求水凝胶植入物具有高韧性和承重性能。因此，设计具有优异力学性能的合成水凝胶是一项重要的任务。在过去的几十年里，人们已经开发了许多具有优异力学性能的水凝胶，包括均一网状结构水凝胶、拓扑结构水凝胶、纳米复合水凝胶、双网状水凝胶等，强牺牲相或更均匀的网状，使得水凝胶具有更高的刚性。同时，技术人员已知非共价键是比共价键更好的能量耗散机制。近年来，氢键、离子、疏水相互作用等强物理相互作用被广泛应用于开发强韧水凝胶，由于其更容易变形且可逆恢复，是更好的能量耗散结构。由于各种策略提供了各种的能量耗散机制，某些水凝胶的杨氏模量可以很容易地达到mpa级。
2、其中，疏水缔合水凝胶以可达几百mpa模量和几十mpa强度的优异性能显示出巨大的潜力，几乎可以与一些塑料制品相媲美。疏水相互作用是一种键强度可调的物理相互作用，由于疏水链的收缩，接触到水后会发生自聚集，因此疏水相互作用的解离能较高，与氢键或离子相互作用相比，疏水相互作用强而稳定。这有利于开发高强度、高韧性的水凝胶。然而，由确定的一疏水单体与不同的亲水性单体共聚得到的水凝胶，表现出什么样的力学性能是未知的。
3、因此，如果能
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法，本专利技术通过已有的参数，得到凝胶结构与性能的变化趋势，为后续调控凝胶的力学性能提供了依据。
2、本专利技术提供了一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法，包括以下步骤：
3、比较疏水单体与亲水单体的竞聚率，获得疏水缔合凝胶的结构与性能。
4、优选的，所述疏水单体的竞聚率和亲水单体的竞聚率可以根据公式alfrey-price计算得到或通过实验测得。
5、优选的，所述疏水单体的竞聚率的计算公式如式iv所示：
6、
7、r1代表疏水单体的竞聚率；
8、q1代表疏水单体的共轭度量；
9、e1代表疏水单体的极性度量；
10、q2代表亲水单体的共轭度量；
11、e2代表亲水单体的极性度量。
12、所述亲水单体的竞聚率的计算公式如式v所示：
13、
14、r2代表亲水单体的竞聚率；
15、q1代表疏水单体的共轭度量；
16、e1代表疏水单体的极性度量；
17、q2代表亲水单体的共轭度量；
18、e2代表亲水单体的极性度量。
19、优选的，当所述疏水单体的竞聚率和亲水单体的竞聚率数值相差越大时，所述疏水缔合凝胶形成多尺度分布的密集网络，具有高模量和高应变的性能；
20、当所述疏水单体的竞聚率和亲水单体的竞聚率数值接近时，所述疏水缔合凝胶形成规整均匀的凝胶网络，具有高强度和高模量的性能。
21、本专利技术还提供了一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法，包括以下步骤：
22、提供疏水单体和亲水单体的单体转化率，并绘制疏水缔合凝胶的单体转化率曲线；
23、将所述单体转化率曲线与理想恒比共聚曲线进行对比，获得疏水缔合凝胶的结构与性能。
24、优选的，所述疏水单体的单体转化率的计算公式如式i所示：
25、
26、其中，conv1为疏水单体的单体转化率；
27、convtotal为单体总转化率；
28、f1指疏水单体占总单体的摩尔分数；
29、f10指初始时疏水单体占总单体的摩尔分数；
30、所述亲水单体的单体转化率的计算公式如式ii所示：
31、
32、其中，conv2为亲水单体的单体转化率；
33、convtotal为单体总转化率；
34、f2指亲水单体占总单体的摩尔分数；
35、f20指初始时亲水单体占总单体的摩尔分数。
36、优选的，所述单体总转化率的计算公式如式iii所示：
37、
38、其中，
39、m为总单体浓度，m0为初始总单体浓度；
40、f1指疏水单体占总单体的摩尔分数；
41、f10指初始时疏水单体占总单体的摩尔分数；
42、f2指亲水单体占总单体的摩尔分数；
43、f20指初始时亲水单体占总单体的摩尔分数；
44、r1为疏水单体的竞聚率；
45、r2为亲水单体的竞聚率。
46、优选的，当所述单体转化率曲线远离理想恒比共聚曲线时，所述疏水缔合凝胶形成多尺度分布的密集网络，具有高模量和高应变；
47、当所述单体转化率曲线接近理想恒比共聚曲线时，所述疏水缔合凝胶形成规整均匀的凝胶网络，具有高强度和高模量。
48、优选的，所述预测方法包括以下步骤：
49、提供疏水单体和亲水单体的在不同原料比例条件下的单体转化率，并绘制疏水缔合凝胶的单体转化率曲线；
50、将所述单体转化率曲线与理想恒比共聚曲线进行对比，获得疏水缔合凝胶的结构与性能。
51、本专利技术还提供了一种调控疏水缔合凝胶的结构与性能的方法，所述疏水缔合凝胶由疏水单体与亲水单体制备而成，通过控制疏水单体与亲水单体的竞聚率，进而调控疏水缔合凝胶的结构与性能。
52、本专利技术还提供了一种调控疏水缔合凝胶的结构与性能的方法，所述疏水缔合凝胶由疏水单体与亲水单体制备而成，通过控制疏水单体与亲水单体原料的比例，改变凝胶链段的序列分布，进而调控疏水缔合凝胶的结构与性能。
53、与现有技术相比，本专利技术提供了一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法，包括以下步骤：比较疏水单体与亲水单体的竞聚率，获得疏水缔合凝胶的结构与性能。本专利技术提供调控疏水缔合凝胶的结构与性能的方法可以通过已有的参数，得到凝胶结构与性能的变化趋势，为后续调控凝胶的力学性能提供了依据。
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1.一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述疏水单体的竞聚率和亲水单体的竞聚率可以根据公式Alfrey-Price计算得到或通过实验测得。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述疏水单体的竞聚率的计算公式如式IV所示：
4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，当所述疏水单体的竞聚率和亲水单体的竞聚率数值相差越大时，所述疏水缔合凝胶形成多尺度分布的密集网络，具有高模量和高应变的性能；
5.一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的预测方法，其特征在于，所述疏水单体的单体转化率的计算公式如式I所示：
7.根据权利要求6所述的预测方法，其特征在于，所述单体总转化率的计算公式如式III所示：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述单体转化率曲线远离理想恒比共聚曲线时，所述疏水缔合凝胶形成多尺度分布的密集网络，具有高模量和高应变；
9.根据权利要
10.一种调控疏水缔合凝胶的结构与性能的方法，其特征在于，所述疏水缔合凝胶由疏水单体与亲水单体制备而成，通过控制疏水单体与亲水单体的竞聚率，进而调控疏水缔合凝胶的结构与性能。
11.一种调控疏水缔合凝胶的结构与性能的方法，其特征在于，所述疏水缔合凝胶由疏水单体与亲水单体制备而成，通过控制疏水单体与亲水单体原料的比例，改变凝胶链段的序列分布，进而调控疏水缔合凝胶的结构与性能。
...【技术特征摘要】
1.一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述疏水单体的竞聚率和亲水单体的竞聚率可以根据公式alfrey-price计算得到或通过实验测得。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述疏水单体的竞聚率的计算公式如式iv所示：
4.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，当所述疏水单体的竞聚率和亲水单体的竞聚率数值相差越大时，所述疏水缔合凝胶形成多尺度分布的密集网络，具有高模量和高应变的性能；
5.一种疏水缔合凝胶的结构与性能的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的预测方法，其特征在于，所述疏水单体的单体转化率的计算公式如式i所示：
7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨小牛，杨磊，吕红英，李硕，赵梓健，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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