CN104927276A - 一种多孔水凝胶材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制备多孔水凝胶材料的料液,包括以下重量份的原料：聚乙烯吡咯烷酮5～10份，羧甲基纤维素钠和海藻酸钠中的一种或两种的混合物0.1～3份,甘油、丙二醇、聚乙二醇中的一种或任意几种的混合物15～45份,水50～75份。将该组成成分的料液附着于多孔材料的表面，采用辐照交联制得以海绵为骨架的多孔水凝胶材料，增加了水凝胶材料的比表面积，提高了材料的吸水速度且生产工艺简洁、生产成本低，能够规模化生产制得水凝胶材料，材料安全性高，可应用于医疗护理、生物工程等高端领域。

Description

一种多孔水凝胶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水凝胶材料及其制备方法，具体的涉及一种多孔水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种具有三维空间网状结构，能够大量溶胀吸附及释放水而保持原有结构形态的高分子化合物，由于其具有良好的吸水和保水性能，且机械性能可通过原料及合成工艺进行调整，被广泛应用于于农业、工业、建筑业、医疗护理产业等领域。

水凝胶材料可以通过物理、化学方法合成制得。通过物理合成方法合成的水凝胶，其空间网格结构通过分子间作用力或分子链的纠缠形成，在高温或其他特殊条件下其形态及性能稳定性差，限制了其应用领域。化学方法合成水凝胶材料是通过添加引发剂、交联剂或高能射线照射，使水溶性高分子材料发生化学反应形成共价键，实现交联制得。由于引发剂、交联剂多为性能活泼的小分子，未发生反应的此类添加剂导致通过此类方法制备的水凝胶的生物相容性及安全性无法得到保证，无法用于医疗、生物工程等高端应用领域。

材料本身吸水、保水能力和材料的比表面积是影响一种材料吸水和保水性能有两个方面的因素。水凝胶材料本身具有良好的吸水和保水性能，为了增加水凝胶材料的吸水速度，专利CN201310022971.1公开了一种离子交联的PVA多孔海绵及其制备方法与应用，其是通过将发泡制备的水凝胶材料通过冻干得到无水的多孔材料，此类技术虽然解决了加快水凝胶吸水速度的问题，但制备工艺成本过高，无法规模化生产及推广使用，且材料本身吸水后机械强度降低容易产生材料碎裂等问题；专利号CN201410029468.3公开了一种水凝胶及其制备方法是将以丙烯酸类化合物制得的水凝胶材料通过化学交联接枝在聚乙烯醇缩甲醛树脂合成的海绵表面，该技术提高了聚乙烯醇锁甲醛树脂的水解程度，提高了材料的吸附能力，但交联过程中需在酸性水溶液环境下，而且引入了硫酸铈铵等成分，因此无法保证材料的安全性，无法应用到医疗护理、生物工程材料等高端领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多孔水凝胶材料及其制备方法，克服现有技术中生产工艺耗能大成本高且生物相容性及安全性差的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于制备多孔水凝胶材料的料液,包括以下重量份的原料：聚乙烯吡咯烷酮5～10份；羧甲基纤维素钠和海藻酸钠中的一种或两者的混合物0.1～3份,甘油、丙二醇、聚乙二醇中的一种或其中任意两种或三种以任意比混合的混合物15～45份,水50～75份。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

本发明如上所述一种用于制备多孔水凝胶材料的料液，所述羧甲基纤维素钠和海藻酸钠的混合物中两者的质量比为0.01～100。所述甘油、丙二醇、聚乙二醇中任意两者或三者混合时可以以任意比例混合。

本发明还提供一种多孔水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤，步骤1)，按照上述用于制备多孔水凝胶材料的料液的原料配方投入到具备搅拌及加热功能的反应设备中，将反应设备升温搅拌获得呈透明、粘稠状的料液，将所述料液转移至盛料筒中；

步骤2)将多孔材料浸入步骤1)制备的料液中，待料液充分浸入多孔材料后，将多孔材料从料液中取出，通过双辊挤压设备将多孔材料孔道中多余料液挤出；

步骤3)将通过双辊挤压设备的多孔材料悬置无液体滴落后，裁切后密封包装；

步骤4)将包装后的多孔材料进行电子束或高能射线辐照使水凝胶成型后得到多孔水凝胶材料。

本发明如上所述一种多孔水凝胶材料的制备方法，进一步，步骤4)中所述高能射线辐照的辐照剂量15～100kGy。

本发明如上所述一种多孔水凝胶材料的制备方法，进一步，步骤(2)所述将多孔材料浸入步骤1)制备的料液具体浸入时间为30min～24h。

本发明如上所述一种多孔水凝胶材料的制备方法，进一步，所述多孔材料的材质为聚氨酯、聚乙烯醇缩甲醛树脂或海藻酸钠中的任意一种或几种，所述多孔材料的孔隙率50～85％。采用上述的多孔材料及水凝胶料液制成的水凝胶材料生物相容性好，对皮肤无刺激。

本发明的有益效果是：将水凝胶料液附着于多孔材料的表面，采用辐照交联制得以海绵为骨架的多孔水凝胶材料，增加了水凝胶材料的比表面积，提高了材料的吸水速度且生产工艺简洁、生产成本低，能够规模化生产制得水凝胶材料，材料安全性高，可应用于医疗护理、生物工程等高端领域。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

本发明一种多孔水凝胶材料的制备方法，括以下步骤，步骤1)，按照表1用于制备多孔水凝胶材料的料液的原料配方投入到具备搅拌及加热功能的反应设备中，根据附表2给出的工艺参数，将反应设备升温搅拌获得呈透明、粘稠状的料液，将所述料液转移至盛料筒中；

步骤2)将多孔材料浸入步骤1)制备的料液中30min～24h，待料液充分浸入多孔材料后，将多孔材料从料液中取出，通过双辊挤压设备将多孔材料孔道中多余料液挤出；

步骤3)将通过双辊挤压设备的多孔材料悬置无液体滴落后，裁切后密封包装；

步骤4)将包装后的多孔材料进行电子束或高能射线辐照使水凝胶成型后得到多孔水凝胶材料。

表1.实施例1至实施例10用于制备多孔水凝胶材料的料液的原料配比

表2.实施例1至实施例10一种多孔水凝胶材料的制备方法中的具体参数

效果例1.将根据实施例1-10得的多孔水凝胶材料与相同体积的无孔水凝胶片材进行纯水吸附实验对比，将两者称重后同时放入纯化水中10min，取出擦去表面水份进行称重，经两者放入纯化水前后重量做差后，得到单位时间吸附水分比例为如下表。

效果例2

将根据实施例1-10制得的多孔水凝胶材料通过GB/T16886.10-2005医疗器械生物学评价第10部分：刺激与迟发型超敏反应试验，中规定的方法进行皮肤刺激性检测，所测材料人体皮肤刺激等级均为0级(无反应)，未进行复合水凝胶复合的PU海绵材料检测后，皮肤表面有轻微压痕，为1级(微弱阳性反应)。

效果例3

在空气湿度为35％的环境下，将根据实施例1-10制得的多孔水凝胶材料贴敷于人体皮肤24h后对材料与人体皮肤界面进行空气湿度检测，均可达到75％以上，而未进行水凝胶复合的PU海绵材料其空气湿度为50％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于制备多孔水凝胶材料的料液,其特征在于,包括以下重量份的原料：聚乙烯吡咯烷酮5～10份；羧甲基纤维素钠和海藻酸钠中的一种或两者的混合物0.1～3份,甘油、丙二醇及聚乙二醇中任意一种或几种的混合物15～45份,水50～75份。

2.根据权利要求1所述一种用于制备多孔水凝胶材料的料液,其特征在于,所述羧甲基纤维素钠和海藻酸钠的混合物中两者的质量比为0.01～100。

3.一种多孔水凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1)，按照权利要求1或2所述的原料配方投入到具备搅拌及加热功能的反应设备中，将反应设备升温搅拌获得呈透明、粘稠状的料液，将所述料液转移至盛料筒中；

步骤2)将多孔材料浸入步骤1)制备的料液中，待料液充分浸入多孔材料后，将多孔材料从料液中取出，通过双辊挤压设备将多孔材料孔道中多余料液挤出；

步骤3)将通过双辊挤压设备的多孔材料悬置无液体滴落后，裁切后密封包装；

步骤4)将包装后的多孔材料进行电子束或高能射线辐照使水凝胶成型后得到多孔水凝胶材料。

4.根据权利要求3所述一种多孔水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述将多孔材料浸入步骤1)制备的料液具体浸入时间为30min～24h。

5.根据权利要求3所述一种多孔水凝胶材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述高能射线辐照的辐照剂量15～100kGy。

6.根据权利要求3至5任一项所述一种多孔水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述多孔材料为聚氨酯、聚乙烯醇缩甲醛树脂或海藻酸钠中的任意一种或几种的混合，所述多孔材料的孔隙率为50～85％。