[发明专利]一种高回弹性自修复高分子水凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种高回弹性自修复高分子水凝胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)丙烯酸酯类单体封端的亲水聚氨酯大分子单体的合成：将亲水聚酯多元醇或亲水聚醚多元醇和扩链剂搅拌均匀，加热升温至90～130℃，真空脱水，放置降温到60℃以下；然后逐滴加入多异氰酸酯，加完后控制温度在70～90℃下反应3～10小时，逐滴加入丙烯酸类单体和催化剂，反应10～64小时，制得丙烯酸酯类单体封端的亲水聚氨酯大分子单体，真空脱泡后密封冷藏待用；

2)高回弹性自修复高分子水凝胶的制备：将表面活性剂和氯化钠加入到去离子水中，搅拌直至获得透明溶液，然后将丙烯酸烷基酯类单体加入到透明溶液中并搅拌均匀，得到含丙烯酸烷基酯类单体的胶束水溶液；将所述亲水聚氨酯大分子单体加入到去离子水中，超声处理，得亲水聚氨酯大分子单体的自组装体水溶液；将所述胶束水溶液和自组装体水溶液混合均匀，再加入丙烯酰胺类单体和光引发剂，用超声使其完全溶解；在光引发下进行自由基聚合反应30～120分钟，得到高分子水凝胶；

以质量分数计，原料组分组成为：

所述的扩链剂为1,4‐丁二醇、一缩二乙二醇、三羟甲基丙烷、乙二醇、丙三醇、1,4‐环己二醇和间苯二酚羟基醚中的一种或多种；

所述的光引发剂为2‐羟基‐2‐甲基‐1‐苯基丙酮、1‐羟基环己基苯基甲酮、2,4,6‐三甲基苯甲酰基‐二苯基氧化膦、二苯甲酮、2‐羟基‐4‐(2‐羟乙氧基)‐2‐甲基苯丙酮、2‐羟基‐2‐甲基‐1‐[4‐(2‐羟基乙氧基)苯基]‐1‐丙酮和ɑ‐酮戊二酸中的一种或多种；

所述催化剂为有机锡催化剂或叔胺类催化剂；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十八烷基二甲基苄基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

2.根据权利要求书1所述的高回弹性自修复高分子水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6‐六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷‐4,4′‐二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、HDI三聚体、IPDI三聚体、TDI三聚体和MDI三聚体中的任一种或多种的混合物。

3.根据权利要求书1所述的高回弹性自修复高分子水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的亲水聚酯多元醇或聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇酯‐1,4‐丁二醇酯二醇、聚乙二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇中的一种或多种的混合物，平均分子量为400到15000g/mol。

4.根据权利要求书1所述的高回弹性自修复高分子水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的有机锡催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡；所述的叔胺类催化剂为二亚乙基三胺、甲基二乙醇胺、三乙胺或吡啶。

5.根据权利要求书1所述的高回弹性自修复高分子水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的超声处理的时间为5～60分钟。

6.根据权利要求书1所述的高回弹性自修复高分子水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇丙烯酸酯中的一种或多种。

7.根据权利要求书1所述的高回弹性自修复高分子水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N‐异丙基丙烯酰胺、N‐异丙基甲基丙烯酰胺和二甲胺基丙基丙烯酰胺中的一种或多种。

8.根据权利要求书1所述的高回弹性自修复高分子水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的丙烯酸烷基酯类单体为丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸十六烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、2‐甲基‐2‐丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸二十二烷基酯和甲基丙烯酸二十二烷基酯中的一种或多种。

9.一种高回弹性自修复高分子水凝胶，其特征在于其由权利要求1‐8任一项所述制备方法制得。

10.根据权利要求9所述的高回弹性自修复高分子水凝胶，其特征在于，所述的高回弹性自修复高分子水凝胶在循环压缩测试中的应力与应变在1～5分钟内恢复到100％，水凝胶表面的切痕在1～30分钟内完成修复。