[发明专利]一种超分子水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超分子水凝胶及其制备方法，其中，该超分子水凝胶包括1～40wt％的环糊精衍生物凝胶因子和60～99wt％的去离子水；其中，任意一个所述环糊精衍生物凝胶因子均包括C₄～C₁₈的长链烷基、一个偶氮苯基团以及6～8个D‑(+)‑吡喃葡萄糖单元。本发明通过对关键凝胶因子环糊精衍生物的结构、组成及相应的制备方法进行改进，与现有技术相比能够有效解决基于环糊精和偶氮苯的水凝胶体系粘度大、响应速度慢等问题，并且本发明中的超分子水凝胶其合成简单，制备方法可对分子结构进行有效控制，制备得到的超分子水凝胶具有多种刺激响应、以及响应速度快等特性。

技术领域

本发明属于超分子材料技术领域，更具体地，涉及一种超分子水凝胶及其制备方法，该超分子水凝胶具有多响应效应。

背景技术

水凝胶是以水为分散介质的凝胶，水凝胶含水量高、质地柔软并且具有良好的生物相容性。刺激响应型水凝胶作为一种智能材料，能够在外界的光、热等刺激下发生性质的改变，在药物控制释放、涂覆材料、致动器、生物传感器等方面具有良好的应用前景。

环糊精是D-(+)-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键连接而成的环状低聚糖，具有亲水的外壁以及疏水的内部空腔，可以与疏水分子形成主客体相互作用。由于偶氮分子在紫外光的照射下可以发生可逆的顺反异构，环糊精和偶氮分子形成的凝胶可以具有光响应、热响应等多种刺激相应的性质。目前报道的基于环糊精和偶氮苯的水凝胶都是将环糊精或偶氮苯作为高分子的侧链基团，以高分子链作为交联网络的骨架，通过环糊精与偶氮苯的主客体相互作用形成交联点，从而形成三维的凝胶网络。这类凝胶存在合成复杂、分子结构难以控制、体系粘度大、响应速度慢等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种超分子水凝胶及其制备方法，其中通过对关键凝胶因子环糊精衍生物的结构、组成及相应的制备方法进行改进，与现有技术相比能够有效解决基于环糊精和偶氮苯的水凝胶体系粘度大、响应速度慢等问题，并且本发明中的超分子水凝胶其合成简单，制备方法可对分子结构进行有效控制，制备得到的超分子水凝胶具有多种刺激响应、以及响应速度快等特性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种超分子水凝胶，其特征在于，所述超分子水凝胶包括1～40wt％的环糊精衍生物凝胶因子和60～99wt％的去离子水；其中，任意一个所述环糊精衍生物凝胶因子均包括C₄～C₁₈的长链烷基、一个偶氮苯基团以及6～8个D-(+)-吡喃葡萄糖单元。

作为本发明的进一步优选，所述环糊精衍生物的化学结构式为：

其中，n为满足5～7的自然数，n₁为满足3～17的自然数，R为

按照本发明的另一方面，本发明提供了上述超分子水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)合成环糊精衍生物凝胶因子，任意一个所述环糊精衍生物凝胶因子均包括C₄～C₁₈的长链烷基、一个偶氮苯基团以及6～8个D-(+)-吡喃葡萄糖单元；

(2)将所述步骤(1)得到的所述环糊精衍生物凝胶因子与去离子水混合，然后升温至50～80℃使所述环糊精衍生物凝胶因子完全溶解，从而得到环糊精衍生物水溶液；

(3)将所述步骤(2)制得的所述环糊精衍生物水溶液降温至5～20℃，从而制得超分子水凝胶。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(a)将环糊精溶于碱性溶液中，加入对甲苯磺酰氯的乙腈溶液，将环糊精单个6位羟基对甲苯磺酰化成为6-O-(对甲苯磺酰基)-环糊精；