[发明专利]一种核壳粒子增强疏水缔合水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水凝胶的技术领域，涉及一种核壳粒子增强疏水缔合水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是由亲水的大分子形成的具有三维网状交联结构的高分子材料。水凝胶由于组成中大部分是亲水大分子，因此水凝胶能吸收大量的水。水凝胶因其具有良好的柔软和生物相容性，被广泛应用于食品、化妆品、污水处理、组织工程、药物缓释剂等方面。但大多数水凝胶因为其力学性能较差在一些需要高韧性高强度水凝胶的应用领域受到限制，比如说肌腱，软骨等。提高水凝胶的力学性能引起了国内外许多学者的兴趣，并先后实现了大分子拓扑水凝胶、纳米复合水凝胶、双网络水凝胶、大分子微球交联水凝胶、疏水缔合水凝胶等。

疏水缔合水凝胶虽然在很大程度上提高了水凝胶的力学性能，但传统的疏水缔合水凝胶属于物理交联水凝胶，拉伸过程中疏水大分子易于滑移，疏水大分子缔合形成的物理交联点易于重构，易于形成新的缔合中心，虽然使水凝胶的韧性有所提高，但强度提高并不明显，还不能满足对水凝胶力学性能的要求。

为了更进一步提高疏水缔合水凝胶的力学性能，研究工作者已取得了一定的效果。刘凤岐等（Temperature -Responsive Properties of Poly(acrylic acid –co –acrylamide)Hydrophobic Association Hydrogels with High Mechanical Strength, Macromolecules, 2010, 43, 10645-10651）,合成了以聚氧乙烯醚丙烯酸酯（OP7-AC）为疏水单体的丙烯酸/丙烯酰胺疏水缔合水凝胶，其拉伸强度为0.12 MPa。李文波等（Hydrophobically associated hydrogels based on acrylamide and anionic surface active monomer with high mechanical strengthSoft Matter, 2012, 8, 5078–5086）采用丙烯酰胺十八酯酸钠作为疏水单体和乳化剂制备疏水缔合水凝胶，其拉伸强度达到0.64MPa。

因此，合成疏水缔合水凝胶的一个关键技术难点就是使水凝胶具有一定强度。未见相关采用核壳粒子增强疏水缔合水凝胶的报导。

发明内容

为了解决水凝胶的增强问题，本发明提供了一种核壳粒子增强疏水缔合水凝胶的制备方法，使水凝胶强度显著提高，且未见有关核壳粒子增强疏水缔合水凝胶的制备方法的报导。

本发明提供的一种核壳粒子增强疏水缔合水凝胶的制备方法，步骤和条件如下：

[1]制备核壳粒子

a.核的制备

1）将水、共聚单体1、乳化剂、引发剂1、交联剂、分子量调节剂和pH值缓冲剂按照质量比为100：68：3~5：0.05~0.15：0.2~0.6：0.01~0.05：0.1~0.5，混合均匀，得第一预乳化液；所述的共聚单体1为甲基丙烯酸甲酯，乳化剂为十二烷基磺酸钠；引发剂1为过硫酸钾；交联剂为丙烯酸双环戊烯基酯；分子量调节剂为叔十二硫醇；pH值缓冲剂为碳酸氢钠；

2）将第一预乳化液在50~65℃条件下搅拌，并向其中通入氮气，待体系中的空气排空后，升温至70~85℃，反应2~4小时，聚合反应结束后得到具有纳米尺寸的核结构的乳液，并将上述乳液加入所用引发剂质量50%的自由基捕捉剂，在40℃下搅拌30分钟，得到无游离自由基的核结构的乳液；所述的核结构是共聚单体1与交联剂共聚交联形成的具有三维网状结构的微球，其中构成核结构的交联剂由于带有两个环，空间位阻较大，残余双键均在外侧，能与单体发生化学作用；所述的自由基捕捉剂为四甲基派啶；

b.核表面壳层的制备

1）将水、共聚单体2、乳化剂、引发剂2、交联剂、分子量调节剂和pH值缓冲剂按照质量比为100：25：1~3：0.01~0.1：0.1~0.5：0.01~0.03：0.05~0.3，混合均匀，得第二预乳化液；所述的共聚单体2为丙烯酸丁酯，乳化剂为十二烷基磺酸钠；引发剂2为偶氮二异丁腈；交联剂为丙烯酸双环戊烯基酯；分子量调节剂为叔十二硫醇；pH值缓冲剂为碳酸氢钠；

2）在步骤a的2）中得到的核结构的乳液放置反应器中，并向其中通入氮气，待体系中的空气排空后，升温至65~70℃，将步骤b的1）中得到的第二预乳化液以5毫升/分钟的流速滴加至反应器中，加入步骤b的1）中得到的第二预乳化液与核结构的乳液，待滴加完毕后反应4~8小时，得到核壳粒子的乳液；所述的第二预乳化液与核结构的乳液的体积比为3：1；