[发明专利]一种改性埃洛石增强水凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于高分子水凝胶技术领域，公开了一种改性埃洛石增强水凝胶及其制备方法。首先将埃洛石分散于水中，制得埃洛石分散液；随后加入壳聚糖对其改性，制得改性埃洛石分散液；再加入单体、交联剂、引发剂引发聚合，将聚合物置于盐溶液中浸泡，得到改性埃洛石增强水凝胶。本发明采用低分子量水溶性壳聚糖改性埃洛石，提升埃洛石的分散稳定性，进而提升水凝胶的强度和拉伸性能，再采用盐溶液浸泡进一步配位交联提升水凝胶的强度，由此制备的水凝胶具有高强度、高拉伸性等优异的机械性能。

技术领域

本发明属于高分子水凝胶技术领域，具体涉及一种改性埃洛石增强水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是由亲水的聚合物链在水中发生交联后形成的，制备它的方法有很多种，比如静电作用、共价化学键交联等方法。由于水凝胶含有大量的水，它能被应用到很多领域，比如组织工程、药物释控、软电子等领域。传统水凝胶缺乏强度，容易发生永久性断裂，这很大程度上限制了它们的应用，因此，如何提高水凝胶的力学性能一直是备受关注的热点。

埃洛石是一种具有管状纳米结构的天然无机矿物材料，具有大长径比、管壁内外带不同种电荷等诸多特点，同时又具有廉价易得、生物相容性好等优势，这些特性使得埃洛石在应用于高分子聚合物领域时可以实现以较低的成本获得具有特殊的机械、热和生物性能。然而，埃洛石的分散并不稳定，容易产生团聚现象，当用于制备水凝胶时，聚合过程中埃洛石发生团聚会导致水凝胶内部结构不均匀，制品容易出现应力集中而断裂，制品性能稳定性较差。

为解决埃洛石的团聚问题，有的研究采用聚阳离子，如聚乙烯亚胺盐酸盐、聚4-乙烯吡啶正丁基溴季铵盐等通过静电相互作用来提升埃洛石的分散稳定性；在一些公开的技术中，带正电的天然高分子被用于增强埃洛石在水中的分散性；但是大部分聚阳离子和高分子需要在酸性条件下电离，在用于制备水凝胶时，需要对制备好的水凝胶进行后处理，以除去水凝胶中的酸性物质，步骤繁琐。

因此，如何通过简便的技术手段改善埃洛石在水凝胶中的分散稳定性，进而提高埃洛石复合水凝胶的机械性能，是目前需要解决的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种改性埃洛石增强水凝胶及其制备方法，采用低分子量水溶性壳聚糖改性埃洛石，提升埃洛石的分散稳定性，由此制备的水凝胶具有高强度、高拉伸性等优异的机械性能。

为解决本发明所提出的技术问题，本发明提供一种改性埃洛石增强水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将埃洛石分散于水中，制得埃洛石分散液；

2)向埃洛石分散液中加入壳聚糖，充分搅拌，制得改性埃洛石分散液；

3)向改性埃洛石分散液中加入单体、交联剂、引发剂，混合均匀后加热聚合，将聚合物置于盐溶液中浸泡，得到改性埃洛石增强水凝胶。

上述方案中，所述埃洛石呈中空管状结构，内径30～50nm，外径40～60nm，长度0.1～0.4μm。

上述方案中，所述埃洛石的质量与水的体积之比为(0.1～0.8)g：18mL。

上述方案中，所述分散方式为超声分散，分散时间为0.5～2h。

上述方案中，所述壳聚糖为低分子量水溶性壳聚糖，分子量≤3200Da，脱乙酰度≥90％，粒径≤100目。

上述方案中，所述壳聚糖与埃洛石的质量比为(1～2)：1。

上述方案中，所述搅拌速率为200～300r/min，搅拌时间为2～4h。

上述方案中，所述单体为丙烯酰胺、丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺的至少一种。

上述方案中，所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。