[发明专利]一种带有相反电荷的聚电解质水凝胶纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种带有相反电荷的聚电解质水凝胶纤维的制备方法，属于高分子材料制备领域。本发明在引发剂的作用下，通过将带有负电荷对苯乙烯磺酸钠盐与正电荷的丙烯酰氧乙基氯化铵和N,N‑双取代的丙烯酰胺在水溶液中随机共聚，制备了可拉丝的聚电解质水凝胶，从而得到水凝胶纤维。本发明带有相反电荷的聚电解质水凝胶纤维具有制备方法简单、制备成本低，且所制备的纤维直径可调等特点。

技术领域

本发明涉及一种聚电解质水凝胶纤维的制备方法，属于高分子材料制备领域。

背景技术

聚电解质水凝胶或者聚两性电解质水凝胶是通过阴阳离子之间的静电作用形成的聚合物网络结构，具有内在的导电性，并且在拉伸过程中，由于离子键的解离与重新结合具有高韧性与自修复的特点。除了具有良好的机械性能外，还拥有一些生物兼容性、抗生物污染特性以及粘附性等优点，作为生物结构材料在卫生医药领域具有很大的应用潜力。然而，基于聚电解质的水凝胶纤维却很少被报道。

天然纤维激发了基于工程和在加工丝织品的仿生材料的发展，这些材料已经被广泛应用于再生医学和药物传递系统。可是，无论是效率还是机械性能，通过纺丝得到人造丝都无法和自然中的蜘蛛丝和蚕丝比较，此外，合成纤维的传统方法在加工和生物兼容性方面也面临着巨大的挑战。

发明内容

针对以上内容，本发明通过“一锅煮”的简易方法制备了一种具有粘性可拉丝的聚电解质水凝胶，再通过“一蘸一拉”得到了水凝胶纤维。本方法可以轻易连续地制备纤维，并且可以控制获得的纤维的直径，对聚电解质纤维材料的制备和应用具有重要的价值。

本发明的目的在于：提供一种可拉丝的具有相反电荷的聚电解质水凝胶的制备方法。本发明通过的聚电解质水凝胶纤维具有较好的延展性和韧性，且制备方法简便、制备成本低，且所制备的水凝胶纤维具有可调的直径和机械强度。

本发明的目的通过以下方式来完成：

一种带有相反电荷的聚电解质水凝胶纤维的制备方法，包括如下步骤：

(A)将对苯乙烯磺酸盐、丙烯酰氧乙基氯化铵、N,N-双取代丙烯酰胺、引发剂和水搅拌均匀混合，得到水凝胶的预聚溶液；

所述对苯乙烯磺酸钠盐为对乙烯苯磺酸、对苯乙烯磺酸钠、对苯乙烯磺酸钾的其中一种；

所述N,N-双取代丙烯酰胺为以下结构式的其中一种：

引发剂为过硫酸铵；

(B)在氮气保护下，将预反应液放在密闭容器内42℃下反应48小时，去除上层因溶剂蒸发回流产生的溶液，得到粘性的聚电解质水凝胶；

(C)取一根直径约为0.5cm的细钢丝，蘸到水凝胶中并缓缓拉出，可以得到直径为10-50μm的纤维。

进一步地，步骤(A)中，所述对苯乙烯磺酸盐、丙烯酰氧乙基氯化铵、N,N-双取代丙烯酰胺的浓度分别为(0.8-0.9)mol/L、1mol/L、(0-1.0)mol/L,引发剂的浓度为总单体的0.4％。

步骤(C)中采用细钢丝拉出的纤维具有核-壳结构，纤维外围的鞘比中心核弹性模量高。

实现本发明聚电解质水凝胶的可拉丝性和增强纤维性能，本发明：

控制阴离子对乙烯基苯磺酸盐和阳离子丙烯酰氧乙基氯化铵的浓度比例为0.8:1.0，聚电解质水凝胶具有适中的强度，控制N,N-双取代丙烯酰胺的结构和比例，降低电解质粘性和增强纤维强度。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

1.本发明通过将对苯乙烯磺酸盐、丙烯酰氧乙基氯化铵、N,N-双取代丙烯酰胺、引发剂和水等反应物混合均匀反应，制备了能够拉出纤维的聚电解质水凝胶，且纤维直径具有可调性。