[发明专利]刺激响应水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种刺激响应水凝胶的制备方法。所述方法按聚乙烯醇：羧甲基纤维素：水＝1.6g:0.08～0.32g:12～20mL，先将干燥的聚乙烯醇完全溶解于水中，然后加入羧甲基纤维素，在90～98℃水浴下进行物理混合至形成均匀的羧甲基纤维素/聚乙烯醇溶胶，冷却至室温后，超声除气泡后倒入模具中，经循环冻融制得刺激响应水凝胶。本发明中聚乙烯醇经循环冻融形成第一重网络，羧甲基纤维素与聚乙烯醇的物理缠结形成第二个网络，制得的水凝胶具有优异的力学性能以及明显的pH刺激响应性，取代度为0.7、分子量为250000的羧甲基纤维素在体系中含量为1.2wt％～1.6wt％时，制备的水凝胶的力学性能最高可达到1.8MPa以上。

技术领域

本发明涉及一种刺激响应水凝胶的制备方法，属于高分子水凝胶材料的制备技术领域。

背景技术

水凝胶在组织工程、医疗、文物保护和环境保护等诸多领域表现处理明显的应用价值。但是传统水凝胶交联方式简单，结构相对松散，功能性以及机械性能差，抗疲劳性差，应用领域较少。近些年开发的功能性水凝胶，其机械性能明显提升。在众多的水凝胶材料中，不乏优异的基体，比如聚乙烯醇(PVA)等。PVA是一种半结晶聚合物，生物相容性较好、无毒、高亲水性，还可以通过循环冻融形成水凝胶。PVA主链上大量羟基的存在，有助于水凝胶复合物的形成，即易于成形。但是其力学性能较差，功能性也较差，所以需要对其进行特殊功能和性能的修饰。

为了进一步改善聚乙烯醇水凝胶的机械性能和功能，可以通过与其它聚合物共混或者选择填充剂等方法，制备功能化复合水凝胶。例如，采用化学交联引入某种化学键(Pejman,H.；Akif,K.Dynamic nanocellulose hydrogels:Recent advancements andfuture outlook.Carbohydrate Polymers,2021,270,118357)实现机械性能和功能的优化，物理交联也可以构筑互穿网络实现目标(Chuxiang,Z.；Shuaiwei,Y.Environment-adaptable PAM/PVA Semi-IPN hydrogels reinforced by GO for highelectromagnetic shielding performance.Polyme,2022,253,125028)。

目前以聚乙烯醇为基体，物理交联和化学交联生物多糖制备刺激水凝胶的研究受到广泛关注。生物多糖例如羧甲基壳聚糖、海藻酸钠、壳聚糖等的结合使凝胶拥有特定的刺激响应。例如文献1直接将羧甲基纤维素和聚乙烯醇样品混合后再溶解，体系中虽然同时存在化学和物理交联，但是实际的力学性能仍然较差(Yan-Qin,W.；Yu,Z.Fe³⁺,NIR light andthermal responsive triple network composite hydrogel with multi-shape memoryeffect.Composites Science and Technology,2021,206,108653)。文献2将羧甲基纤维素和聚乙烯醇结合制备共混膜，虽有刺激响应，但是其力学性能不足以满足实际应用需求，无法继续完善其他的功能和网络结构的设计(Koc,A.；Durkut S,M.Evaluation of ModifiedCMC and CMC-PVAas Miscible Polymer Blend MembranesforHepatocytes.Macromolecular Bioscience,2007,7(5),681-689)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种孔隙均匀有序且具有良好机械强度的刺激响应水凝胶的制备方法。

实现本发明的目的的技术方案如下：

刺激响应水凝胶的制备方法，具体步骤如下：