[发明专利]一种高强度的改性丙烯酸基可降解水凝胶及其制法

说明书

本发明涉及水凝胶材料技术领域，且公开了一种高强度的改性丙烯酸基可降解水凝胶，包括以下配方原料及组分：纳米SiO₂修饰烯基化壳聚糖、丙烯酸、丙烯酰胺、引发剂、交联剂。该一种高强度的改性丙烯酸基可降解水凝胶，多孔结构纳米SiO₂空心微球比表面积更大，纳米小尺寸效应更强，3‑氨基丙基三乙氧基硅烷改性多孔纳米SiO₂空心微球，与壳聚糖进行化学交联反应，纳米SiO₂和壳聚糖通过化学键结合的方法进入丙烯酸基水凝胶的基体中，改善了纳米SiO₂在丙烯酸基水凝胶中的相容性，增强了材料的拉伸强度和压缩强度，当壳聚糖进行生物降解时，会使丙烯酸基水凝胶的分子链发生断裂，破坏水凝胶材料的基体，达到生物降解的效果。

技术领域

本发明涉及水凝胶材料技术领域，具体为一种高强度的改性丙烯酸基可降解水凝胶及其制法。

背景技术

水凝胶具有物理或化学交联结构，可以吸收大量水分而不溶解，具有三维空间网络结构并保持一定的形状和水凝胶材料作为高吸水保水材料，并且和生物软组织相似的软物质材料，广泛应用于干旱地区抗旱、化妆品面膜和生物医学功能材料等方面，传统的水凝胶以丙烯酸及其衍生物，通过化学交联聚合而得到，由于力学性能较差，易发生断裂和损耗，限制了水凝胶的应用领域，因此开发出高强度的水凝胶材料成为研究热点，如拓扑结构水凝胶、纳米复合水凝胶、双网络结构水凝胶等，具有良好机械性能。

纳米SiO₂优异的力学性能，其纳米小尺寸效应具有很大的表面积应，可以与高分子聚合物基体有着很强的相互作用，从而可以增强高分子材料的机械性能，可以作为填料来制备纳米复合水凝胶，但是纳米SiO₂在丙烯酸基水凝胶中很容易团聚和结块，会严重影响水凝胶材料的机械性能，如何改善纳米SiO₂在丙烯酸基水凝胶中的分散性成为难点，并且丙烯酸基水凝胶并非天然高分子水凝胶，很难被生物降解，会造成环境污染。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度的改性丙烯酸基可降解水凝胶及其制法，解决纳米SiO₂在丙烯酸基水凝胶中的分散性很差的问题，同时解决了丙烯酸基的力学性能和生物降解性很差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度的改性丙烯酸基可降解水凝胶，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：0.5-4份纳米SiO₂修饰烯基化壳聚糖、44-67份丙烯酸、30-42份丙烯酰胺、2-8份引发剂、0.5-2份交联剂。

优选的，所述引发剂为过硫酸铵、交联剂为NN-亚甲基双丙烯酰胺。

优选的，所述纳米SiO₂修饰烯基化壳聚糖制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比为5-10:1，再加入甲醛水溶液和间苯二酚，搅拌均匀后加入氨水，调节溶液pH至8-10，再加入正硅酸乙酯，在30-40℃下匀速搅拌反应20-30h，将溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，充分干燥后置于电阻炉中，升温速率为3-8℃/min，升温至530-580℃，保温处理3-5h，煅烧产物为多孔纳米SiO₂空心微球，并置于乙醇和蒸馏水混合溶剂中，两者体积比为15-25:1，超声分散均匀后加入硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷，在35-65℃中匀速搅拌反应2-8h，将溶液离心洗涤除去溶剂并充分干燥，制备得到3-氨基丙基三乙氧基硅烷接枝的改性多孔纳米SiO₂空心微球。