[发明专利]基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶及其制备方法，首先用丙氨酰胺盐酸盐和丙烯酰氯制备丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)单体，然后将丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)单体与羟乙基丙烯酰胺(HEAA)混合共聚获得基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶。通过加入不同比例的丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)和羟乙基丙烯酰胺(HEAA)的质量，可以制备不同强度的基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶，这种水凝胶的制备过程中并未加入交联剂，仅仅通过单体之间的氢键交联以达到聚合的目的，为水凝胶的制备提供了一种新方法，同时也拓宽了超分子水凝胶的制备方法，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及超分子水凝胶制备技术领域，更具体地说涉及一种基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种同时具备固体和液体双重性质的软而湿的材料，具有许多刚性材料不具备的形变和机动性能，如具备形状记忆特性以及对外刺激响应的特征。并且水凝胶具备高的含水量，良好的生物相容性，因此，水凝胶在药物载体、组织工程等生物领域具有广泛的应用。另外，水凝胶具备一些特有的性能，例如：溶胀/去溶胀、减震等，因此其在废水处理、农业、超吸水材料等各个领域也有着诸多应用。

水凝胶的种类有很多，分类方式也有很多。1、可以根据水凝胶的制备起始原料的不同，分为天然水凝胶和合成水凝胶两大类。天然水凝胶主要有透明质酸类、琼脂类、胶原类。天然水凝胶具有良好的生物相容性、价格较低的特点。合成水凝胶主要包含聚丙烯酰胺等水凝胶，其化学结构稳定、重复性好。2、根据水凝胶的交联方式不同分为化学凝胶和物理凝胶两大类。其中化学凝胶的高分子链间通过牢固的化学键交联，这种凝胶只会发生溶胀而不会熔融或者溶解。而物理凝胶是高分子链间通过较弱的物理键，例如氢键、配位作用、偶极作用形成的凝胶。此类凝胶是通过可逆的物理作用而交联的，因此，这类凝胶存在凝胶-溶胶转变等性质。3、根据对外界刺激的响应情况，水凝胶又分为传统水凝胶和智能水凝胶。传统水凝胶对环境的变化不敏感，而环境敏感的水凝胶是指自身能感知外界环境微小的变化和刺激，并能产生物理结构或化学性质的变化，此类水凝胶成为智能水凝胶。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶及其制备方法，利用氢键交联的超分子水凝胶，将丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)和羟乙基丙烯酰胺(HEAA)溶解到水中，在光引发剂的作用下放到紫外交联仪中引发聚合便可得到基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶，这种凝胶在不添加任何交联剂的条件下便可以成胶，且拉伸强度可以达到千帕级。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将丙氨酰胺盐酸盐溶解到去离子水中，冰浴条件下加入K₂CO₃溶液，随后加入乙醚，丙烯酰氯的乙醚溶液在低温下逐滴滴入到上述溶液中，滴加完之后，低温搅拌反应3-5h后，将反应液的PH调节为3-5，乙醚洗涤后，调节反应液的pH为6-7后，将反应液冻干、乙醇/甲醇混合溶剂洗涤和旋蒸后，得到丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)；

步骤2，将步骤1制备得到的丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)和羟乙基丙烯酰胺(HEAA)溶解到去离子水中，丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)和羟乙基丙烯酰胺(HEAA)的质量比为(1-10)：(1-4)，获得丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)和羟乙基丙烯酰胺(HEAA)的混合溶液，向上述混合溶液中加入光引发剂，光引发剂用量为丙烯酰基丙氨酰胺(NAAA)和羟乙基丙烯酰胺(HEAA)质量和的1-3％，将上述混合溶液注入到模具中，随后将装有混合溶液的模具转移到紫外交联仪中光照30-60min后，即得到基于丙烯酰基丙氨酰胺和羟乙基丙烯酰胺的超分子水凝胶。