[发明专利]一种具有湿态粘附性能的水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有湿态粘附性能的水凝胶及其制备方法和应用。本发明的具有湿态粘附性能的水凝胶由以下质量份的原料制备而成：丙烯酸：100份；季铵化木聚糖：10份～30份；单宁酸：3份～6份；交联剂：0.1份～1份；引发剂：0.1份～1份；水：150份～400份。本发明的水凝胶具有优异的力学性能和水下粘附性能，且环境友好、制备方法简单，易于实现工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及水凝胶材料技术领域，具体涉及一种具有湿态粘附性能的水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

水凝胶是一种由亲水高分子通过物理作用或化学反应生成的具有三维网络结构的材料，其在保持机械性能的前提下还具有一定的流动性，且具有与天然细胞外基质相近的结构，因此在可穿戴生物传感器、生物粘合剂、医用敷料等领域具有极好的应用前景。然而，水凝胶容易吸水，会在水凝胶和基底之间形成一层水膜，该水膜会极大地降低水凝胶对基底的粘附性能，尤其是在湿态条件下及水环境中，传统的水凝胶往往会完全失去粘附性能，这在很大程度上限制了水凝胶的应用。

近些年来，研究人员对于水凝胶的湿态粘附做了大量的研究，开发出了一些可以在湿态环境中使用的水凝胶，但这些水凝胶仍然存在明显的缺陷或不足，主要表现在以下几个方面：1)在湿态环境中水凝胶的粘附力仍然较弱，粘附强度不够；2)具有一定的毒性，不够安全和环保；3)水凝胶容易出现明显的溶胀，最终发生变形。

因此，开发一种具有优异的湿态粘附性能的水凝胶具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有湿态粘附性能的水凝胶及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种具有湿态粘附性能的水凝胶，其由以下质量份的原料制备而成：

丙烯酸：100份；

季铵化木聚糖：10份～30份；

单宁酸：3份～6份；

交联剂：0.1份～1份；

引发剂：0.1份～1份；

水：150份～400份。

优选的，所述季铵化木聚糖通过以下方法制备得到：先进行木聚糖的碱化改性，再与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵进行反应，即得季铵化木聚糖。

进一步优选的，所述季铵化木聚糖通过以下方法制备得到：将木聚糖分散在水中，再加入氢氧化钠或/和氢氧化钾，进行20min～40min的碱化改性，再加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，60℃～80℃微波反应20min～45min，即得季铵化木聚糖。

更进一步优选的，所述季铵化木聚糖通过以下方法制备得到：将木聚糖分散在水中配制成浓度3wt％～5wt％的木聚糖溶液，再将氢氧化钠或/和氢氧化钾加水配制成碱溶液后加入木聚糖溶液中，进行20min～40min的碱化改性，再加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，60℃～80℃微波反应20min～45min，冷却至室温，再加入无水乙醇将产物沉淀出来，用乙醇溶液洗涤沉淀，再用水溶解后透析5天～10天，冷冻干燥，即得季铵化木聚糖。

优选的，所述木聚糖中的木糖单元与氢氧化钠或/和氢氧化钾的摩尔比为1:0.8～1:1.2。

优选的，所述木聚糖中的木糖单元与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:5.0～1:6.5。

优选的，所述交联剂为双丙烯酰胺类交联剂。

进一步优选的，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。

优选的，所述引发剂为过硫酸盐引发剂。

进一步优选的，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。