[发明专利]一种水凝胶及其制备方法和含水凝胶的制品

说明书

本发明提供一种水凝胶及其制备方法和含水凝胶的制品，由如下的步骤制备而成：步骤一：将聚乙烯醇固体颗粒、植酸溶液和水混合并加热搅拌溶解，得到聚乙烯醇/植酸水溶液；步骤二：将所得到聚乙烯醇/植酸水溶液倒入模具中并放置于‑20～5℃温度下，即形成聚乙烯醇/植酸水凝胶，本发明涉及聚乙烯醇/植酸导电水凝胶制备方法避免了传统聚乙烯醇水凝胶的低温循环冻融成胶或加入交联剂成胶的方法存在的问题，生产工艺简单高效，制备条件温和可控。具有大批量制备，连续生产的潜力；本发明涉及的原料均绿色环保：聚乙烯醇具有很好的生物相容性和可降解性，植酸是来源于植物的一种天然原料。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶及其制备方法和含水凝胶的制品，属于功能性高分子材料技术领域。

背景技术

高分子水凝胶是由共价交联或者非共价交联形成的，内部含有大量水的三维聚合物网络结构，在运动传感、组织工程、创伤敷料、软物质驱动器、药物释放载体，柔性电路等领域有着重要的研究价值和巨大的应用前景。近年来，智能水凝胶成为了高分子水凝胶领域的研究热点。可注射导电水凝胶是智能水凝胶中重要的的一种，由于其同时具有水凝胶和导体的性质，使得其在可穿戴设备，柔性电路，软体机器人领域引起了广泛关注。

聚乙烯醇(PVA)水凝胶是高分子水凝胶中常见的一种，其具有无毒、与生物组织相容等特点。聚乙烯醇可以通过化学交联，物理交联，辐照交联的方法形成聚乙烯醇水凝胶。其中冷冻解冻法制备聚乙烯醇水凝胶的方法因为其方法简单，能耗低而被广泛采用；植酸(PA)，又称为肌醇六磷酸，来源于天然植物的种子、根干和茎中，亦不具有毒性。其分子结构中具有对称的六个磷酸基团，使得其具有大量的氢键结合位点以及可电离的氢离子。

随着电子技术和材料科学的不断发展，人们对健康的生活需求也在不断提高，柔性可穿戴器件应运而生。近年来，具有高可拉伸，高灵敏度，生物友好的轻质可穿戴柔性传感器在人机交互界面，人类行为监测和个性化医疗等领域显示出了巨大的应用前景。这种智能可穿戴传感器可以收集复杂的物理信号，例如压力，应变，温度，湿度等，并且可以把这种物理变化转变成一种可测量和记录的电学信号。目前被广泛应用在可穿戴传感器上的敏感材料主要是金属材料，压电材料，碳材料，水凝胶材料等。金属材料由于其难于柔性化，限制了其检测范围和应用领域；压电材料由于其收集的信号特殊和昂贵的价格，难以大规模生产和广泛应用；碳材料由于其制备困难，连续性差，导致其使用寿命降低；水凝胶材料由于其力学性能和电学性能可调，生物相容性好，是制备柔性可穿戴传感器的理想材料。但是，目前被广泛运用在柔性可穿戴传感器上的水凝胶材料往往成分复杂，制备条件苛刻，机械性能不佳。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种制备方法和工艺简单，原料绿色环保，能耗少，适用于大规模制备的水凝胶及其制备方法和含水凝胶的制品。

本发明的目的是这样实现的：

一种水凝胶，由如下的步骤制备而成：

步骤一：将聚乙烯醇固体颗粒、植酸溶液和水混合并加热搅拌溶解，得到聚乙烯醇/植酸水溶液；

步骤二：将所得到聚乙烯醇/植酸水溶液倒入模具中并放置于-20～5℃温度下，即形成聚乙烯醇/植酸水凝胶。

本发明还包括这样一些特征：

所述聚乙烯醇固含量为5～50wt％，所述植酸的含量为1～70wt％，其余为水；

所述放置的时间为1min～48h；所述加热的温度为90～110℃；

所述聚乙烯醇的醇解度为60～99％。

一种水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将聚乙烯醇固体颗粒、植酸溶液和水混合并加热搅拌溶解，得到聚乙烯醇/植酸水溶液；