聚合物凝胶结构及其制备方法技术

一种聚合物凝胶结构，包括：具有至少一个不平坦主表面的第一层，该第一层包含第一聚合物组分；和形成在第一层的主表面上的第二层，该第二层包含第二聚合物组分，其中第二聚合物组分至少部分地穿入第一层，在第一聚合物组分与第二聚合物组分之间形成互穿聚合物网络结构或半互穿聚合物网络结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
浸入液体(例如体液)时具有低摩擦系数(高润滑性)的生物相容性聚合物凝胶 是已知的。然而，这种聚合物凝胶的机械强度往往不够理想。为了减少水含量，使亲水单体 与适量的疏水单体共聚，由此提高机械强度，这种做法是已知的，然而这种聚合物凝胶的摩 擦系数可能增大，因此润滑性可能降低。 PCT公开No. W003/093337公开了一种形成互穿聚合物网络结构的水凝胶或半互 穿聚合物网络结构的水凝胶的方法，其方式是，聚合及交联第一单体以形成网络结构，向该 网络结构中引入第二单体，聚合该第二单体并交联(必要时)所得到的聚合物。这种方法 提高了机械强度，但水凝胶缺乏足够的润滑性。 日本未经审查的专利公布(特开)No. 2002-212452公开了一种通过使线型聚合物 与聚合物凝胶混合或者对聚合物凝胶的表面接枝聚合线型聚合物以形成低摩擦水凝胶的 方法。然而这种方法可能会使润滑度减小，因为接枝链或线型聚合物可能会因摩擦或磨损 被切断。 日本未经审查的专利公开(特开)No. 2003-171686公开了一种利用聚合物与水的相互作用提供润滑效果的方法，其方式是，制备具有表面不平坦的亲水聚合物凝胶单层的聚合物凝胶以控制接触面积。然而，这种聚合物凝胶也不具有足够的机械性能。 还已经采用了这样的方法，其中使用水溶性聚合物为润滑剂，从而减少在水中的摩擦阻力。这种体系不能保持其润滑性，因为水溶性聚合物往往会迁离表面或溶于水。 因此，仍有必要寻求一种聚合物凝胶结构，其具有足够的、得到保持的润滑性，同时仍具有足够的机械强度。
技术实现思路
本文公开了一种聚合物凝胶结构，其包括具有至少一个不平坦主表面的第一层， 该第一层包含第一聚合物组分；和形成在所述第一层的主表面上的第二层，该第二层包含 第二聚合物组分。该第二聚合物组分至少部分地穿入第一层，在第一聚合物组分与第二聚 合物组分之间形成互穿聚合物网络结构或半互穿聚合物网络结构。 本文还公开了包括本文中所述的聚合物凝胶结构的减摩部件。 本文还公开了制备聚合物凝胶结构的方法，该方法包括形成具有至少一个不平坦 主表面且包含第一聚合物组分的第一层；和在第一层的不平坦主表面上形成第二层，该第二层包含第二聚合物组分。第二聚合物组分至少部分地穿入到第一层中，在第一聚合物组 分与第二聚合物组分之间形成互穿聚合物网络结构或半互穿聚合物网络结构。附图说明 参照附图，结合以下对本专利技术各种实施例的详细描述可以更完全地理解本专利技术， 其中 图1是本文中公开的聚合物凝胶结构的一个实施例的示意图； 图2是本文中公开的聚合物凝胶结构的一个实施例的示意图； 图3是示出本文中公开的聚合物凝胶结构的互穿聚合物网络结构或半互穿聚合 物网络结构的示意图； 图4是实例中所使用的成膜工具的显微照片； 图5是实例中所使用的另一种成膜工具的显微照片； 图6是显示实例1中制备的第一层的表面的激光显微照片； 图7是显示实例1中制备的聚合物凝胶结构的表面的激光显微照片；以及 图8是从实例2和比较例2的结构测出的摩擦力图。 附图不一定是按照比例绘制的。图中同样的数字代表同样的部件。然而，应当理 解的是，在某张图中使用某个数字指代某个部件并不意味着对另一张图中相同数字所代表 的部件有限制。具体实施例方式在以下的描述中参考了所述一组附图，这些附图构成本专利技术的一部分，其中通过 举例说明的方式显示了若干具体的实施例。应该理解的是，在不偏离本专利技术范围或实质的 情况下可以设想并作出其它的实施例。因此以下的详细描述不应理解为具有限制的意义。 本文中提供的定义是为了便于理解本文中经常使用的某些术语，不意味着限定本专利技术的范 围。 除另指出外，说明书和权利要求书中用来表述形体(feature)尺寸、数量和物理 特性的所有数字应理解为在所有情况下都由术语约来修饰。因此，除非有相反的指示， 否则在前述的说明书和所附权利要求书中给出的数值参数均为近似值，这些近似值可以根 据本领域技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的特性而变。 通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(如，1至5包括1、 1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4和5)以及该范围内的任何范围。 除所述内容明确指出不同的情况外，本说明书以及所附权利要求书中所使用的单 数形式一、一个和所述涵盖具有复数指代物的实施例。除所述内容明确指出不同 的情况外，本说明书以及所附权利要求书中所使用的术语或一般以包括和/或在内 的意思使用。 本说明书中所使用的短语互穿聚合物网络结构是指这样的结构，其中两种或更 多种聚合物发生缠结，不打破网络结构中的化学键就不能使缠结的聚合物分开。可以由第 一聚合物组分(在第一层中)和第二聚合物组分(在第二层中)形成互穿聚合物网络结构， 其中在交联之前，第二聚合物组分已至少部分地穿入到第一聚合物组分中。短语半互穿聚合物网络结构是指这样的结构，其中两种或更多种聚合物发生缠结，不打破化学键也可以 使缠结的聚合物分开。半互穿网络结构中的聚合物通常是线型或支化的聚合物。可以由已 交联的第一聚合物组分(在第一层中)和已穿入到第一层中并且已聚合但没有交联的第二 聚合物组分(在第二层中)形成半互穿聚合物网络结构。 本说明书中所用的交联包括化学交联和物理交联两者。 一般来说，以化学方 式交联和化学交联是指通过化学键(共价键)产生凝胶网络结构。实施化学交联的示 例性方法包括(但不限于)(l)通过縮聚反应或自由基反应同时进行交联和聚合，和(2) 首先合成线型聚合物，然后在合成以后通过化学反应进行交联。 一般来说，以物理方式交 联和物理交联是指例如通过聚合物之间的氢键、离子键、配位键、螺旋或疏水键产生凝 胶网络结构。 可以通过下式确定本说明书中所用的凝胶结构的溶胀百分比，其中W,是凝胶湿 重或在25t:溶液中达到溶胀平衡时的重量；DW是凝胶干重或在8(TC下干燥4小时后的重 溶胀(% ) = 100 X {(Ww) - (Dw)} / (Ww)。 可以通过下式确定本说明书中所用的聚合物的交联度，其中CA是交联剂的摩尔浓度；M1是单体的摩尔浓度 交联度(% ) = 100X (CA/M1) 本文中公开的聚合物凝胶结构包括具有至少一个不平坦主表面的第一层和形成 在第一层的主表面上的第二层，第一层包含第一聚合物组分，第二层包含第二聚合物组分。 第二聚合物组分至少部分地穿入到第一层中，从而在第一聚合物组分与第二聚合物组分之 间形成互穿聚合物网络结构或半互穿聚合物网络结构。 本文中还公开了形成聚合物凝胶结构的方法。 一种方法的实施例包括形成具有至 少一个不平坦主表面的第一层，该第一层包含第一聚合物组分；和在第一层的不平坦主表面上形成第二层，该第二层包含第二聚合物组分。第二聚合物组分至少部分地穿入到第一 层中，从而在第一聚合物组分与第二聚合物组分之间形成互穿聚合物网络结构或半互穿聚 合物网络结构。 在一个实施例中，本文公开的聚合物凝胶结构具有足够的机械强度，并且摩擦性 减小。在一个实施例中，在第一聚合物组分与第二聚合物组分之间形成的互穿聚合物网络 结构或半互穿聚合物网络结构可以提供机械强度提高的优点。第一层的所述至少一个不平 坦表面使得可以把第一层和第二层交替地布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物凝胶结构，其包括：　　具有至少一个不平坦主表面的第一层，所述第一层包含第一聚合物组分；和　　形成在所述第一层的主表面上的第二层，所述第二层包含第二聚合物组分，　　其中所述第二聚合物组分至少部分地穿入所述第一层，在所述第一聚合物组分与所述第二聚合物组分之间形成互穿聚合物网络结构或半互穿聚合物网络结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-8-27 2007-219791一种聚合物凝胶结构，其包括具有至少一个不平坦主表面的第一层，所述第一层包含第一聚合物组分；和形成在所述第一层的主表面上的第二层，所述第二层包含第二聚合物组分，其中所述第二聚合物组分至少部分地穿入所述第一层，在所述第一聚合物组分与所述第二聚合物组分之间形成互穿聚合物网络结构或半互穿聚合物网络结构。2. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中通过聚合具有至少一个亲水基团的不 饱和单体并化学交联所得到的聚合物制备所述第一聚合物组分。3. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中通过使具有至少一个亲水基团的不饱 和单体与具有至少一个疏水基团的不饱和单体共聚并且化学交联或物理交联所得到的共聚物制备所述第一聚合物组分。4. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中通过化学交联或物理交联具有至少一 个亲水基团的聚合物制备所述第一聚合物组分。5. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中所述第二聚合物组分是具有至少一个 亲水基团的聚合物。6. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中通过化学交联或物理交联具有至少一 个亲水基团的聚合物制备所述第二聚合物组分。7. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中通过聚合具有至少一个亲水基团的不 饱和单体制备所述第二聚合物组分。8. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中通过聚合具有至少一个亲水基团的不 饱和单体并化学交联或物理交联所得到的聚合物制备所述第二聚合物组分。9. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中通过使具有至少一个亲水基团的不饱 和单体与具有至少一个疏水基团的不饱和单体共聚制备所述第二聚合物组分。10. 根据权利要求1所述的聚合物凝胶结构，其中通过使具有至少一个亲水基团的不 饱和单体与具有至少一个疏水基团的不饱和单体共聚并化学交联或物理交联所得到的聚 合物制备所述第二聚合物组分。11. 一种减摩部件，其包括根据权利要求1至10中任一项所述的聚合物凝胶结构。...

【专利技术属性】
技术研发人员：增田祥一，诹访敏宏，鸟海尚之，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]