[发明专利]一种酚类或含芳香结构的羧酸类化合物改性聚乙烯醇复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种酚类或含芳香结构的羧酸类化合物改性聚乙烯醇复合材料及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明采用酚类或者芳香族羧酸作为诱导聚乙烯醇(PVA)结晶的小分子诱导剂，使得聚乙烯醇的链有序排列缠结，形成聚乙烯醇微晶。所得PVA凝胶的结晶度比纯PVA粉末以及经冻融制得PVA水凝胶有着显著的提高，并极大地改善了它们的力学性能。本发明方法条件温和，工艺简单，易于操作，节约成本；所得水凝胶产物在诸多方面，例如：塑料包装、生物医药、人工智能材料、纺织物助剂、功能膜等方面均具有极大应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，尤其是涉及一种酚类或含芳香结构的羧酸类化合物改性聚乙烯醇复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯醇作为一种常用高分子，在工业的各个领域都有很大应用。普通制备的聚乙烯醇具有较低的结晶度。传统意义上获得或者增加聚乙烯醇结晶的方式主要是：第一，通过冻融法，在-20℃下使得聚乙烯醇链缠结，得到微晶：第二，通过高温下退火的方法，增加聚乙烯醇的结晶度。

以聚乙烯醇为聚合物基质，可以用来制备水凝胶。水凝胶是具有很高水含量的柔软的三维结构材料，广泛用于组织工程和药物输送载体。在过去的几十年中，由于其高透明性，粘弹性，可调性和出色的生物相容性等优势，已在柔性电子、传感、制动等领域得到了较大的关注。聚乙烯醇(PVA)是一种生物相容性优异的水溶性聚合物，PVA可以通过物理和化学两种方式交联来得到水凝胶。化学交联通过戊二醛与PVA羟基反应；物理交联主要通过与其他化合物形成氢键或者通过冻融法产生微晶，形成动态交联网络。

尽管传统方法能够得到聚乙烯醇微晶，但是存在两个亟待解决的关键问题。一方面冻融法得到的结晶度有限，使得通过这种方法的到的水凝胶具有较弱的力学性能，若是通过多次冻融则又过于耗时耗力；第二，无论是冻融法或者高温退火的方法，都需要严苛的环境，耗费大量能源，同时工艺复杂，无法大批量制备。

发明内容

本方法首次提出一种酚类或者含芳香结构的羧酸诱导聚乙烯醇结晶的方法，只需要简单将特定的小分子和聚乙烯醇进行混合，即可获得较大结晶度的聚乙烯醇。用此方法制备的聚乙烯醇水凝胶表现出很好的力学性能并且制备过程也大为简化。

经过初步的检索和与发明人的沟通，了解到：利用有机小分子作为添加剂，诱导PVA结晶的构思是从未被披露过的，是发明人的首次发现。基于此，本发明的发明点的创造性是较为突出的，前景较好。

本发明旨在解决传统工艺中制备聚乙烯醇的结晶度低，同时有需要严苛的环境条件的问题。提出一种酚类或者芳香族羧酸类物质诱导聚乙烯醇结晶的方法，避免了传统冻融工艺所需要的零下20℃的超低温与90～140℃的高温退火的严苛环境，同时具有较高的结晶度，极大提升了聚乙烯醇的性能，做到了真正意义上节能、简便而又高效，本发明在塑料包装、生物医学、软材料等领域有重大的应用价值。

本发明的技术方案如下：

一种诱导PVA结晶制备PVA水凝胶复合材料的方法，所述方法是利用酚类或者含芳香结构的羧酸类化合物作为诱导剂，与PVA分散在水溶液中，诱导聚乙烯醇结晶，获得聚乙烯醇水凝胶复合材料。

在本发明的一种实施方式中，所述酚类化合物的结构如通式(I)所示：

其中，苯环上为至少一个OR₁取代，且一个或多个OR₁中R₁独立任选自H、C1-8烷基。

在本发明的一种实施方式中，所述酚类化合物具体包括间苯三酚。

在本发明的一种实施方式中，所述含芳香结构的羧酸类化合物的结构如通式(II)所示：

其中，苯环上为至少一个OR₂取代，且一个或多个OR₂中R₂独立任选自H、C1-8烷基；W为-(CH＝CH)_n-，n为0或者1。