[发明专利]环境响应性黏附的锆离子交联热敏水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供环境响应性黏附的锆离子交联热敏水凝胶及其制备方法，能够使水凝胶黏附性能显著提高，与基材表面形成强黏附，且可通过改变环境条件实现强黏附和脱黏附的循环可逆过程。本发明所提供的制备方法包括：步骤1、将聚2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠PNaAMPS、N‑异丙基丙烯酰胺NIPAm、丙烯酰胺AAm、交联剂、引发剂和去离子水在遮光的条件下搅拌溶解得到均匀的混合溶液，紫外光聚合后得到PNaAMPS/P(NIPAM‑co‑AAm)双网络热敏水凝胶TDN；步骤2、将步骤1得到的TDN放入锆离子溶液中，再放入高温去离子水溶液中，溶胀平衡后得到具有环境响应性黏附的锆离子交联热敏水凝胶TDN‑Zr。

技术领域

本发明属于凝胶材料技术领域，具体涉及环境响应性黏附的锆离子交联热敏水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种应用广泛的软湿材料，具有高形变性、与生物组织结构相似、功能化潜力大等特点，广泛用于组织黏合剂、创面敷料等领域。传统用于胶黏剂的水凝胶材料由于高含水量导致其表面存在水化层，阻止了其与基材表面的黏附作用，往往黏附效果较差，更难以实现有效的可逆黏附效果，因此设计出具有重复可逆强黏附性能的水凝胶黏合剂材料在生物医学组织黏附凝胶上具有应用前景。

Han等人[Han L,Wang M,Prieto-Lopez L O,et al.Self-hydrophobization ina dynamic hydrogel for creating nonspecific repeatable underwater adhesion[J].Advanced Functional Materials,2020,30(7):1907064.]通过Fe³⁺诱导形成动态自疏水表面，制备了一种可重复且长期稳定水下黏附到各种干燥/湿润基质上的动态水凝胶。表面亲水的水凝胶通过浸泡铁离子溶液诱导超分子官能团在表面重排，从而使得水凝胶形成疏水表面，当水凝胶与基体表面在水下接触时，疏水官能团能够排除基底表面的水分子从而实现充分接触，通过氢键、疏水作用力等实现水凝胶在水下迅速、可逆黏附。但是这类水凝胶黏附强度不高，且与干燥基材的表面难以实现有效的可逆黏附。彭等[彭志平,朱和康,杨越,王吉,方倩.一种温度响应的粘附性可注射水凝胶的制备方法[P].CN108929412B,2020-10-23.]设计了一种温度响应的黏附性可注射水凝胶的制备方法，以多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)为黏附性单体，以2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO₂MA)和寡聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)为温敏性单体，合成了不同多巴胺含量的温度响应水凝胶，制得的水凝胶基于其黏附强度随温度升高而增强这一温度响应的黏附性，可应用于组织粘合剂等领域。但是仅讨论了较高温度环境下的黏附强度变化且黏附强度较低。因此目前报道的温度响应性黏附水凝胶难以在实际应用中实现高温环境下的高黏附强度和有效的可逆黏附。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供工艺简单、易于操作、原料易得、成本较低且具有优异环境响应性可逆强黏附的锆离子交联热敏水凝胶及其制备方法。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：

方法

本发明提供环境响应性黏附的锆离子交联热敏水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：将聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠PNaAMPS、N-异丙基丙烯酰胺NIPAm、丙烯酰胺AAm、交联剂、引发剂和去离子水在遮光的条件下搅拌溶解得到均匀的混合溶液，紫外光聚合后得到PNaAMPS/P(NIPAM-co-AAm)双网络热敏水凝胶TDN；

步骤2：将步骤1得到的双网络热敏水凝胶TDN放入锆离子溶液中，再放入高温去离子水溶液中，溶胀平衡后得到具有环境响应性黏附的锆离子交联热敏水凝胶TDN-Zr。