[发明专利]一种高吸水率水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物的合成与改性领域，具体涉及一种高吸水率水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种能够在水中溶胀、吸收并保持大量水分而又不溶解于水的具有三维网络结构的亲水性交联聚合物。水凝胶具有相对固定的形状，内部的水分子尽管被束缚于凝胶网络中，但仍具有一定的活动性。水凝胶这种体系的特殊结构类似于生物体的构造，因而具有类似生物体系的行为。水凝胶具有良好的生物相容性，与被固定化的酶或细胞之间只有微弱的作用，能使固定在水凝胶中的生物分子保持较长时间的活性。由于水凝胶具有独特的物理和化学性质，它们被广泛应用于食品加工与保存、农林用保水剂、妇女和儿童的卫生用品、工业用的分离浓缩材料、除水剂、建筑业用的防漏密封材料以及医用敷料等各种用途的功能材料。

水凝胶种类繁多，根据组成的高分子来源不同，可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶。天然高分子水凝胶主要有淀粉系列(淀粉接枝、羧甲基化淀粉等)、纤维素系列(纤维素接枝、羧甲基化纤维素等)、蛋白质系列(大豆蛋白类、丝蛋白类等)、其他天然物及其衍生物系列(果胶、藻酸盐、壳聚糖等)。合成高分子水凝胶主要有聚丙烯酸及其衍生物类、聚丙烯酰胺及其衍生物类、聚乙烯醇类、聚乙烯基吡咯烷酮类、聚环氧化物类等。合成高分子水凝胶如聚丙烯酸及其衍生物类因其分子量高，价格便宜且吸水性能强而备受瞩目，用途最为广泛。

水凝胶的制备方式主要有水溶液聚合、反相悬浮聚合、辐射聚合等。反相悬浮聚合需要使用有机溶剂，易造成环境污染，生产上需增加溶剂回收装置，而产品可能会有少量溶剂残留，另外，聚合反应温度控制不灵敏时，易发生爆炸事故；辐射聚合所得的高分子具有较高的纯度，聚合反应可以在低温和固相下进行，且较易控制，但是辐射作用无选择性，会使反应比较复杂，同时需提高专门的辐射发生装置，而辐射对人体健康有很大的危害作用。综合成本、安全、环保等方面的考虑，水溶液聚合是比较适合水凝胶制备的。

机械强度低和难于加工操作是目前的水凝胶的两大显著缺点，因此有必要对水凝胶进行材料改性设计，同时可以提高水凝胶的吸水率。聚合物共混是材料改性的一种重要手段，已成为改性聚合物材料的一种卓有成效的途径，近年来日益引起兴趣和重视。聚合物共混按制备方法分为物理方法和化学方法两种。物理方法根据参与共混物料的形态而又分为机械共混法、溶液共混法和乳液共混法。化学方法包括利用接枝、嵌段共聚-共混法制备聚合物共混物和利用互穿聚合物网络(IPN)法形成互穿网络聚合物共混物。物理法应用最早，工艺操作方便，比较经济，至今仍占重要地位。化学法制备的聚合物共混物性能较为优越，近几年发展较为迅速。水凝胶的两大缺点，决定了其不易采用物理方法改性。

而现有技术中，采用的化学改性的方法制备的水凝胶通常也都存在吸水率不高、难加工的技术缺陷，需要进一步提高水凝胶性能。因此，如何采用化学改性的方法，设计合成具有高吸水率、易加工的水凝胶，具有重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种高吸水率水凝胶，该高吸水率水凝胶具有无色透明的外观特征、吸水率高且易加工成膜。

一种高吸水率水凝胶，由以下重量百分比的原料制成：

聚乙烯醇                                          4％～12％；

水                                                70％～90％；

水溶性单体                                        5％～20％；

引发剂                                            0.04％～0.4％；

交联剂                                            0.03％～0.3％；

所述的水溶性单体由第一水溶性单体和第二水溶性单体组成，所述的第一水溶性单体和第二水溶性单体相同或不同。

为了得到更好的发明效果，对本发明进行优选：

所述的高吸水率水凝胶由以下重量百分比的原料制成：

聚乙烯醇                                          4.15％～5.3％；

水                                                78％～84％；