[发明专利]一种高强度水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水凝胶技术领域，具体涉及一种高强度水凝胶的制备方法。

背景技术

凝胶在我们平时的日常生活中随处可见，比如果冻、琼脂、牙膏、隐形眼镜、胶型钢笔、发胶及其他化妆品等等。其中，水凝胶最为常见。水凝胶是以水为分散介质的凝胶，是一种亲水性但不溶于水的高分子聚合物。特有的具有三维亲水性聚合物网络结构，其包含纯水作为分散介质，并且其是高度吸收性的，能够吸收大量的水，性质柔软，从而具有类似于天然组织的挠性。水凝胶具有良好的生物相容性，并具有一定的刺激响应性，近几十年来受到科学家、工程师以及商业界人士的广泛关注。水凝胶是一种发展迅速的功能高分子材料，在生物医药、酶活性控制、分子分离等领域有着广泛的应用。

水凝胶具有诸多优点外同时也存在不少缺点：比如传统结构水凝胶响应速率慢、力学强度低，力学强度低主要表现在聚合物分子链密度低、分子链间摩擦力小、在凝胶过程中形成的交联结构不均匀等。

由于水凝胶在未来的的应用中越来越广泛，因此对力学性能的要求越来越高，亟待提供一种高强度力学水凝胶的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前水凝胶的力学强度低的缺陷，提供了一种高强度水凝胶的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种高强度水凝胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取6～8g蒙脱土和10～16g聚乙烯醇混合研磨后过100目筛，收集过筛粉末，向过筛粉末中加入80～100mL去离子水和2～4g苯酚混合置于水浴锅中加热振荡，得到自制分散液，备用；

（2）将硅烷偶联剂KH-570加至上述自制分散液中，待滴加完成后搅拌混合并倒入培养皿中冷冻，冷冻后融化，如此循环冷冻、融化处理后，立即用液氮喷淋冷冻，喷淋冷冻后放入烘箱中烘干后，得到烘干的混合物；

（3）将上述烘干的混合物置于100～120mL去离子水中混合搅拌，得到自制水凝胶坯体；

（4）称取8～10g石英砂研磨粉碎后，即为石英砂粉末，将石英砂粉末和钛酸酯偶联剂201混合搅拌，搅拌后装入到带有10～12mL甜菜油和6～8mL酸奶的发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性石英砂粉末；

（5）按重量份数计，分别称取2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、苯甲酰甲酸甲酯、明胶、纳米碳纤维、改性石英砂粉末和去离子水混合置于搅拌机中搅拌，得到自制乳胶液，向上述自制水凝胶坯体表面涂抹一层自制乳胶液，涂抹后放入烘箱中烘干，出料，即可制得高强度水凝胶。

步骤（1）所述的研磨时间为5～7min，加热震荡温度为75～95℃，加热振荡时间为1～3h。

步骤（2）所述的硅烷偶联剂KH-570和自制超声分散液的体积比为1：10，控制滴加时间为16～24min，冷冻温度为-18～-10℃，冷冻时间为2～4h，融化温度为24～36℃，融化时间为1～3h，循环冷冻、融化过程的次数为3～5次，冷冻时间为2～4min，烘干温度为85～90℃，烘干时间为1～2h。

步骤（3）所述的搅拌温度为25～30℃，搅拌时间为1～2h。

步骤（4）所述的研磨粉碎时间为6～10min，石英砂粉末和钛酸酯偶联剂201的质量比为6：1，混合搅拌时间为10～12min，发酵温度为30～45℃，发酵时间为7～9天。

步骤（5）所述的按重量份数计，分别称取6～8份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、3～5份N，N-亚甲基双丙烯酰胺、1～3份苯甲酰甲酸甲酯、2～4份明胶、1～3份纳米碳纤维、1～3份改性石英砂粉末和10～12份去离子水，搅拌温度为45～55℃，搅拌时间为1～2h，涂抹厚度为0.3～0.5mm，烘干温度为65～85℃，烘干时间为1～2h。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：