[发明专利]一类多醛基蔗糖交联聚丙烯酸羟乙酯-淀粉膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一类多醛基蔗糖交联聚丙烯酸羟乙酯‑淀粉膜及其制备方法。使用交联剂多醛基蔗糖(SPA)对聚丙烯酸羟乙酯(PHEA)和淀粉(St)进行交联，制备出一种新型复合材料PHEA‑SPA‑St膜。当PHEA与St质量比为3.5:1、SPA为淀粉的28wt％时，PHEA‑SPA‑St膜受到拉伸时，拉伸强度达11.5MPa，断裂伸长率为147.7％，兼顾较高强度与较好柔韧性；且该复合材料玻璃化转变温度为25℃，为橡胶状态，具有一定的生物可降解性。

技术领域

本发明涉及复合高分子材料领域，特别涉及一类多醛基蔗糖交联聚丙烯酸羟乙酯-淀粉膜及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

聚丙烯酸羟乙酯(PHEA)是一种广泛应用的聚合物，其水凝胶能吸收大量的水，具有较好的生物相容性，玻璃化转变温度较低，在室温下表现为橡胶态，且具有较好的柔性，可应用于生物材料、涂料、医学材料中；但PHEA结构为柔性链，导致PHEA制成的膜机械强度低，因此需要与其它材料复合，提高其强度等综合性能，以满足应用要求。在交联聚合物的制备过程中通常需要加入交联剂，然而传统的交联剂如戊二醛等具有毒性，因此采用高反应活性且低毒的交联剂是绿色化学所需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一类多醛基蔗糖交联聚丙烯酸羟乙酯-淀粉膜及其制备方法，具有较好柔韧性、机械强度和生物相容性。

本发明提供了一类新型复合材料聚丙烯酸羟乙酯-多醛基蔗糖-淀粉(PHEA-SPA-St)膜，多醛基蔗糖(SPA)作为交联剂，其醛基将聚丙烯酸羟乙酯(PHEA)中的羟基和淀粉(St)中的羟基形成以缩醛和半缩醛混合交联的复合材料PHEA-SPA-St膜，其结构示意式如下：

-St-St-SPA-PHEA-SPA-St-SPA-PHEA-SPA-St-SPA-PHEA-PHEA-SPA-

本发明所提供的新型复合材料PHEA-SPA-St膜，所用的多醛基蔗糖交联剂是蔗糖通过高碘酸盐氧化所生成、平均每个蔗糖分子醛基含量大于3的多醛基蔗糖(SPA)，其中蔗糖与高碘酸盐(例如高碘酸钠)的摩尔比为1:1～1:3，反应温度为25℃～40℃，反应时间为1～6h。其氧化反应及其多醛基蔗糖混合物结构示意如下：

本发明所提供的新型复合材料PHEA-SPA-St膜，所用的聚丙烯酸羟乙酯(PHEA)是丙烯酸羟乙酯在光引发剂存在时，500～1000W、200～400nm的紫外光引发聚合1min～10min所得到的聚合度在10～10000之间的聚合物；

n为10～10000的整数

本发明所提供的新型复合材料PHEA-SPA-St膜，所用的淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉中的一种或者两种及以上混合的淀粉。

本发明所提供的光引发剂包括过氧化苯甲酰(BPO)、光引发剂184、光引发剂907、光引发剂369、光引发剂1173中的一种或者两种及以上的光引发剂。

本发明还提供上述新型复合材料PHEA-SPA-St膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)在水中加入的淀粉和甲酸，85℃～95℃糊化20min～60min，得到澄清透明溶液；其中，淀粉在水中的浓度为5wt％～10wt％，优选为5wt％；

(2)在上述澄清透明溶液中，加入丙烯酸羟乙酯(HEA)和光引发剂，搅拌10～30min得到澄清透明溶液，并超声处理5min～30min以消除溶液中气泡，将所得溶液采用1000W、365nm的紫外光引发聚合1min～10min，澄清透明溶液中的HEA单体聚合成PHEA，使澄清透明溶液形成凝胶；其中，丙烯酸羟乙酯(HEA)与淀粉的重量比为2.7～10:1，优选为3.5～5:1；