[发明专利]一种冰冻-光照致孔制备多孔水凝胶的方法

说明书

本发明公布了一种冰冻‑光照致孔制备多孔水凝胶的方法，包括如下步骤：(1)合成含有可逆交换键的水凝胶；(2)将所述水凝胶进行冰冻，在持续冰冻的状态下进行光照使可逆交换键之间可逆交换；(3)将水凝胶解冻后与水接触，得到多孔水凝胶。本发明公布的多孔水凝胶分子结构内含有双硫键、酰腙键、苯硼酸键、金属配位键、环糊精主客体作用键之一的可逆交换键，体系内同时含有催化上述可逆交换键进行交换重组的光致催化剂。本发明公布的方法简单易操作，适用范围广，且通过光照的控制非常利于制备具有空间分布的多孔结构的水凝胶。

技术领域

本发明属于新型功能材料领域，涉及一种冰冻-光照致孔制备多孔水凝胶的方法。

背景技术

水凝胶是一类被水所溶胀的交联聚合物网络，集吸水、保水、缓释等特性一体，广泛用于工农业及医疗卫生领域(Qiu,Adv.Drug Deliver.Rev.,2001,53:321-339最好补充文章题目)，相关产品有隐形眼镜、高吸水树脂、植物保水剂等等。

普通水凝胶其聚合物网络呈现出数纳米至数十纳米的网孔，网孔被水分子所充满，但网孔中的水分子与聚合物链段有较强作用力，难以流动，所以习惯上称为无孔水凝胶。相比之下，多孔水凝胶一般特指具有数微米至数百微米大孔结构的水凝胶，其大孔中的水与聚合物水凝胶孔壁作用力弱，可以自由流动。多孔水凝胶具有较强的环境敏感性，较大的比表面积，从而在污水处理、固定化酶触反应、微生物色谱分离等工业技术领域具有良好应用(Mattiasson,Trends.Biotechnol.,2003,21:445-451)。

传统制备多孔水凝胶的方法有相分离法、原位发泡法、模板致孔法与冰冻致孔法(Zhao,SoftMatter,2008,4:385-391)。以相分离法所制备的水凝胶往往孔径小且孔隙率低；原位发泡法工艺较难控制，所得水凝胶机械强度差；模板致孔法步骤多，惰性模板不易完全除尽；而冰冻致孔法工艺流程简单，不须额外添加有机溶剂或者致孔剂，并能方便地调控孔径、孔隙率与孔形貌(如规则取向性多孔结构)等参数，在凝胶致孔方面显示出了良好性能。冰冻致孔法包括冰冻聚合法与冰冻干燥-水合法。冰冻聚合法是在单体水溶液聚合制备水凝胶的过程中，先将体系温度降低到水的冰点以下，使部分水结晶成细小冰晶，该细小冰晶中不含有聚合单体，然后在体系处于冰冻的状态时进行聚合反应。反应结束后，小冰晶熔融将产生多孔结构(Lozinsky,Russ.Chem.Rev.,2002,71:489-511)。冰冻干燥-水合法则是将普通无孔的水凝胶冰冻干燥之后重新水合，从而得到多孔水凝胶(Takahashi,Bull.Chem.Soc.Jpn.,1997,70:1289-1295)。但是采取冰冻聚合法致孔往往对聚合单体具有选择性，并不适宜酸性或者偏酸性的单体，于此同时采用冰冻干燥-水合法虽然对单体没有要求，但是由于聚合物网络具有一定的恢复能力，所得材料孔径小、孔隙率低。从而需要设计一种能够将凝胶合成与冰冻致孔解耦，同时能够将冰晶撑开的分子链段进行永久塑性形变，使在冰晶融化后，聚合物网络不发生回弹的新型致孔的方法。

发明内容

本发明提供了一种冰冻-光照致孔制备多孔水凝胶的方法。本发明提供的方法将水凝胶合成与致孔两个过程分离开来，通过冰冻条件下的光照致孔，方法简单、实用性强，且可得到具有空间分布孔结构的多孔水凝胶。

一种冰冻-光照致孔制备多孔水凝胶的方法，包括如下步骤：

(1)合成含有可逆交换键的水凝胶；

(2)将所述水凝胶进行冰冻，在持续冰冻的状态下进行光照使可逆交换键之间进行可逆交换重组；

(3)将水凝胶解冻后与水接触，得到多孔水凝胶。