[发明专利]一种由规则砖状聚集体构成的水凝胶及其制备方法

说明书

本发明一种由规则砖状聚集体构成的水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：(1)向碳酸盐水溶液中加入环状化合物和全氟表面活性剂，加热后进行反应；(2)向步骤(1)中反应后的体系中加入低碳醇，脱除气泡后置于恒温环境中至反应完全即得。本发明通过控制环状化合物与全氟表面活性剂的种类和浓度，砖状聚集体可实现由纳米薄片向斜六面体、直六面体的转变，从而实现对水凝胶的粘弹性和微观结构进行调控的目的。由于水凝胶的微观结构对其性能和应用具有决定性的影响，本发明丰富了具有不同微观结构的水凝胶材料的制备领域，有利于扩展其在药物运输与控制释放体系、制备纳米材料的模板、构筑超分子软材料、感应器等领域的应用。

技术领域

本发明涉及一种由规则砖状聚集体构成的水凝胶及其制备方法，属于水凝胶材料领域。

背景技术

水凝胶是指以水作为溶剂但不能溶解，膨胀后保持大量的水分子以维持其形态的三维聚集体网络结构。水凝胶材料是一种不同于固体材料和液体材料而又兼具两者优良特性的一种新型特殊材料，加上其良好的生物相容性和智能溶胀特性，在不同领域具有极其广泛的应用前景。

二十世纪中期，Wichterle和Lim(Nature 185(1960)117–118)首次将聚2-羟乙基甲基丙烯酸酯水凝胶应用于生物领域，自此，水凝胶的应用逐渐扩展到抗癌药物的负载与缓释、智能材料、环境污染治理、油田化学等领域，并展现出了优良特性和应用价值。研究表明，负载抗癌药物的纳米水凝胶利用热感应(Mater.Sci.Eng.C 78,773(2017))和光热效应(Chem.Commun.,52,978(2016))可实现抗癌药物的控制释放，展现出良好的抗癌性能。在智能材料领域可以利用水凝胶的光敏特性实现超分子水凝胶的光控自修复，利用其、压敏特性调控凝胶薄膜材料的液体渗流性(Adv.Mater.,25,4636(2013))。在水环境保护中，利用水凝胶连通的亚微米到微米级别的三维多孔网络结构可有效地清除污水中的有机污染物，如腐殖酸等，具有良好的应用前景(Eur.Polym.J.,92,126(2017))。在油田化学中，蠕虫状胶束水凝胶作为油田用清洁压裂液具有良好的剪切稳定性、热稳定性、携沙性，且滤失少、配伍性好、无残留(Journal of ColloidInterface Science 353(2011)231-236)。

据报道，水凝胶具有较为丰富的微观结构，如球形囊泡、多面体囊泡、蠕虫状胶束和平面层状结构等，这些聚集体结构通过进一步的排列，组装成为更为复杂的超分子结构，从而形成具有高粘弹性的超分子水凝胶。正是由于水凝胶的这种多形态、多维度、多功能结构，所以一直备受诸多学者的关注，而构筑不同微观结构的水凝胶是水凝胶材料制备领域的关键问题。囊泡结构水凝胶因其与天然生物膜的相似性而被用于药物封装和细胞膜模拟，3D网状结构水凝胶因其快速自修复和良好的生物兼容性而被用于组织工程学领域，海绵状水凝胶因其多孔结构以及良好的溶胀性能而被用于环境治理，蠕虫状胶束水凝胶因其良好的悬沙性而被用作清洁压裂液。由此可见，水凝胶的微观结构决定了其在不同领域的应用和功能。但是到目前为止，由规则砖型聚集体构成的水凝胶鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种水凝胶及其制备方法，所述水凝胶的微观形态呈规则砖型聚集体，且砖状结构呈现出高度的规整性，结构新颖。

本发明所提供的水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)向碳酸盐水溶液中加入环状化合物和全氟表面活性剂，加热后进行反应；

(2)向步骤(1)中反应后的体系中加入低碳醇，脱除气泡后置于恒温环境中至反应完全，即得所述水凝胶。

上述的制备方法中，步骤(1)中，所述碳酸盐可为碳酸钠或碳酸钾；

所述碳酸盐水溶液的浓度可为50～100mmol·L^-1，具体可采用已在270～300℃烘干至恒量的无水碳酸盐基准试剂进行配制。