[发明专利]一种以磁性杂化微球为交联点的凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合水凝胶的制备领域，特别涉及一种以磁性杂化微球为交联点的凝胶的制备方法。

背景技术

高分子水凝胶由聚合物分子链的三维网络结构与水组成，可以在水中溶胀，但不溶解。自然界中，生物活体组织大部分都是由水凝胶组成，不仅包括皮肤、眼睛、组织器官，还包括牙齿、骨头和指甲等。因此，人工合成的水凝胶材料在物理性质方面更接近活体组织，因而广泛地应用于医疗及生物组织工程中。高分子水凝胶一般可分为化学水凝胶和物理水凝胶两种类型。在化学水凝胶中，高分子链以共价键的形式交联形成三维网络结构，具有不可逆性；而物理水凝胶通常是由线型分子通过非共价键作用形成三维网络结构，具有一定的可逆性。

传统的化学交联的水凝胶由于交联点分布不均匀，交联点间的分子链短，造成了受力时的应力集中，使其力学性能较差，严重限制了水凝胶在各个领域的应用，近年来，三种新型的高强度水凝胶被报道：拓扑凝胶、双网络凝胶以及纳米复合凝胶，这三种凝胶的制备方法简单，力学性能较传统化学交联的凝胶显著提高而受到了广泛的关注。

然而，这三种水凝胶都是基于物理键联作用(氢键、疏水力、库伦力、静电吸附或物理缠结)而形成的，键与键之间的相互作用较弱，在较高温度(如80℃)或强碱条件下聚合物网络结构容易被破坏，从而使得凝胶的力学性能降低和溶胀性能消失，严重制约了凝胶的应用。申请人在公开号为CN101864045A的中国专利中，公开了一种化学交联纳米复合水凝胶的制备方法，该制备方法实现了凝胶优异的力学性能，但是凝胶的智能响应性不足。

通过化学键作用高分子实现分子链的交联，进而形成均匀的三维网络结构，并且赋予这类凝胶的智能响应性(温度、pH、光、电、磁响应性)，是未来凝胶的主要应用趋势，功能性与高力学性能的结合将使凝胶响应更迅速，功能更全，将进一步拓展凝胶在化学机械、药物控释、细胞生物学以及组织工程等领域的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以磁性杂化微球为交联点的凝胶的制备方法，该方法工艺简单，原料选择范围大，聚合产率高，聚合速度快，合适大规模生产；得到的磁性凝胶以化学键交联，具有优异的力学性能、良好的稳定性和优异的磁性能，具有很高的应用价值。

本发明的一种以磁性杂化微球为交联点的凝胶的制备方法，包括：

(1)磁性内核的制备：

将二价铁盐和三价铁盐的水溶液加入到反应容器中，氮气保护下升温至75-85℃，控制搅拌速率为300-800转/分钟，然后加入共沉淀剂和表面改性剂，在N₂气氛中反应1.5-3小时；反应结束，冷却到20-30°C后用洗涤液洗涤，干燥得到四氧化三铁粉末；将所述的四氧化三铁粉末加入到有机溶剂中，得到四氧化三铁粉末的质量分数为40-70％的磁流体；其中二价铁盐、三价铁盐、共沉淀剂和表面改性剂的摩尔比为1∶1-2.5∶1-20∶0.1-1；

(2)具有紫外光引发活性的磁性杂化微球的制备：

将去离子水、步骤(1)所得的磁流体、疏水性单体、表面活性剂和助稳定剂混合后，氮气保护下加热至75-85℃，控制搅拌速率为200-400转/分钟，在N₂气氛中加入引发剂，反应16-20小时，然后加入含有2-8g可聚合光引发剂的有机溶液，即得具有紫外光引发活性的磁性杂化微球；其中磁流体占反应体系的质量分数为1-5％，疏水性单体占反应体系的质量分数为1-5％，表面活性剂占反应体系的质量分数为0.01-0.1％，助稳定剂占反应体系的质量分数为0.01-0.1％，引发剂占反应体系的质量分数为0.01-0.1％，可聚合光引发剂占反应体系的质量分数为1-5％，其余为去离子水；

(3)磁性凝胶的制备：

将上述的具有紫外光引发活性的磁性杂化微球在去离子水中透析48-96小时，然后按照质量比1∶0.1-1将透析后的具有光引发活性的磁性杂化微球乳液与水溶性单体混合均匀，得到澄清的预聚液；在0-30℃条件下，将所述的预聚液经紫外光照射30s-15min，即得以磁性杂化微球为交联点的凝胶。