[发明专利]一种抗疲劳的全水凝胶复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种抗疲劳的全水凝胶复合材料，其特征在于，所述抗疲劳的全水凝胶复合材料包括水凝胶骨架和填充并粘接于所述水凝胶骨架中的水凝胶基体；所述水凝胶骨架的模量是所述水凝胶基体模量的10倍以上；

所述抗疲劳的全水凝胶复合材料由包括如下步骤的制备方法制得：

(1)制备水凝胶骨架预聚液，以其作为打印材料，通过数字光处理3D打印机打印出水凝胶骨架结构；

所述水凝胶骨架预聚液包括预聚单体、交联剂、光引发剂和光抑制剂；所述预聚单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯或甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种或至少两种的组合；

(2)将步骤(1)得到的水凝胶骨架结构浸没于浓度为0.02-0.08mol/L的铁离子溶液中，浸泡3-8h，清洗，得到高模量的水凝胶骨架结构；

(3)将水凝胶基体预聚液浇筑在步骤(2)得到的高模量的水凝胶骨架结构上，使其凝固，得到所述抗疲劳的全水凝胶复合材料；

所述水凝胶基体预聚液包括预聚单体、交联剂和热引发剂；所述预聚单体包括丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯或甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种或至少两种的组合。

2.如权利要求1所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料，其特征在于，所述水凝胶骨架的模量为0.2-2MPa。

3.如权利要求1所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料，其特征在于，所述水凝胶基体的模量为20-200kPa。

4.如权利要求1-3中任一项所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)制备水凝胶骨架预聚液，以其作为打印材料，通过3D打印机打印出水凝胶骨架结构；

所述水凝胶骨架预聚液包括预聚单体、交联剂、光引发剂和光抑制剂；所述预聚单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯或甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种或至少两种的组合；

(2)将步骤(1)得到的水凝胶骨架结构浸没于浓度为0.02-0.08mol/L的铁离子溶液中，浸泡3-8h，清洗，得到高模量的水凝胶骨架结构；

(3)将水凝胶基体预聚液浇筑在步骤(2)得到的高模量的水凝胶骨架结构上，使其凝固，得到所述抗疲劳的全水凝胶复合材料；

所述水凝胶基体预聚液包括预聚单体、交联剂和热引发剂；所述预聚单体包括丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯或甲基丙烯酸羟乙酯中的任意一种或至少两种的组合。

5.如权利要求4所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述预聚单体为丙烯酸和丙烯酰胺的组合。

6.如权利要求4所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述交联剂包括N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N,N’-双(丙烯酰胱胺)、聚乙二醇双丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、四臂聚乙二醇丙烯酸酯或四臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

7.如权利要求4所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述光引发剂包括水溶性TPO、α-酮戊二酸、2-羟基-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮或2-甲基-2(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮中的任意一种或至少两种的组合。

8.如权利要求4所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述光抑制剂包括柠檬黄、姜黄素或花青素中的任意一种或至少两种的组合。

9.如权利要求4所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述水凝胶骨架预聚液还包括保水剂。

10.如权利要求9所述的抗疲劳的全水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述保水剂包括氯化锂或纤维素中的任意一种或两种的组合。