CN108164903A - 一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶，所用丙烯酰胺单体是一种非离子单体，可以提高水凝胶的耐盐性能，提高水凝胶的质量，所用线型高分子聚乙稀醇能形成半互穿聚合物网络结构的同时大大提高复合水凝胶的机械性能，所用生物质原料聚天冬氨酸属于无毒、无害、可降解的环保型材料，对环境友好，含有大量的羧基和酰胺基团，使分子链具有良好的水溶性，当其含量较少时，可改善水凝胶的水合性，此外所用膨润土含有大量阳离子，其容易离子化并分散到聚合物网络中以增强复合材料的亲水性和增加其吸水性，而且膨润土是一种耐盐性粘土，将其引入聚合物网络中，能大大增强其耐盐性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种水凝胶领域，尤其涉及一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
背景技术
水凝胶通常是指由用水作为分散介质的亲水性不溶性聚合物的三维交联网络组成的一类软物质。由于网络中有大量的水，水凝胶以半液体状和半固体状态存在，因此具有高的储水能力，弹性，柔韧性和渗透性。这种结构能够吸收和保持大量的水，即使在一定压力下也可以很难除去保存的水。它可以减少灌溉水的消耗，提高土壤中保留的肥料用量，降低植物的死亡率。因此，由于其优良的性能，已广泛应用于农业和园艺。然而，以常规方式制备的大多数聚合物水凝胶表现出差的机械性能和稳定性，从而限制了它们作为生物材料的潜在应用。在过去几十年中，水凝胶科学领域的许多工作一直致力于改善水凝胶的机械性能。但对于传统的共价交联水凝胶，聚合物网络的高吸水性和良好的机械性能是相反的。因此，同时制备具有高吸水性和优异机械性能的水凝胶是一个巨大的挑战，更别说提高其稳定性这一大难题了。
近年来，半互穿聚合物网络（semi-IPN）结构引起了关注。半IPN是一种混合两种聚合物的方法，其中线性聚合物链扩散到预先形成的聚合物网络中以在不形成化学键的情况下，在两种聚合物之间产生额外的非共价相互作用。由半IPN技术产生的产品通常表现出优于单一聚合物的惊人性能，即半IPN结构可以提高产品的溶胀能力，机械稳定性和比表面积。但半IPN SAP的高生产成本和较差的生物降解性限制了其更广泛的应用。
虽然已有研究人员研制出具有高吸水性，pH稳定性和耐盐性的复合水凝胶，但要进一步提高其机械性能的水凝胶很少有报道。再者，水凝胶的应用也面临生物降解性差，生产成本高等问题。
中国专利局于2015年5月13日公开了一种高强度水凝胶的发明专利授权，授权公告号CN103131054B，该发明专利采用聚电解质合成第一网络水凝胶，此后进行交联得到高强度的双网络水凝胶，但是其仍存在生产工艺较复杂，难以批量化生产，耐盐性能较低等问题。
发明内容
为解决上述现有技术制备的水凝胶机械性能和稳定性较差，生产工艺较复杂，难以批量化生产，耐盐性能较低等问题，本发明提供了一种合成工艺简单，生产设备简单，成本低廉，耐盐性强，可广泛应用于农业和园林等方面的一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土1～5份，丙烯酰胺单体8～125份，聚乙烯醇2～35份，交联剂0.0008～12.5份，引发剂0.0032～15份和高分子量聚天冬氨酸1.8～25份。
作为优选，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土2～3份，丙烯酰胺单体16～75份，聚乙烯醇4～19份，交联剂0.0016～7.5份，引发剂0.0064～9份和高分子量聚天冬氨酸3.2～15份。
作为优选，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土2份，丙烯酰胺单体50份，聚乙烯醇12份，交联剂0.0050份，引发剂0.20份和高分子量聚天冬氨酸10份。
作为优选，所述聚乙烯醇为线型高分子聚乙稀醇，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵，所述无机改性膨润土为膨润土在无机酸中进行酸化5～6h得到，所述无机酸包括但不限于硫酸、盐酸和磷酸。
作为优选，所述高分子量聚天冬氨酸的原料包括以下重量份数的物质：顺丁烯二酸酐9～11份和氨水9～16份。
作为优选，所述高分子量聚天冬氨酸的制备工艺包括以下制备步骤：
a）将顺丁烯二酸酐和其2～50倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应30～35min，转速为500～1000r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应175～200min，转速为500～1000r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在80～85℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于150～230℃的高温环境中进行聚合反应1～5h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至10.9～11.2，在50℃水浴条件下水解60～80min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在10.8～11.2，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于120～130℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸。
一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺包括以下制备步骤：
1）高分子量聚天冬氨酸的制备：
a）将顺丁烯二酸酐和其2～50倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应30～35min，转速为500～1000r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应175～200min，转速为500～1000r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在80～85℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于150～230℃的高温环境中进行聚合反应1～5h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至10.9～11.2，在50℃水浴条件下水解60～80min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在10.8～11.2，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于120～130℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸；
2）将膨润土溶于其100～120倍重量份的去离子水中，对其进行超声分散60～80min，通入氮气对其进行吹扫30～35min，使其脱气；
3）向步骤2）经脱气后的膨润土分散水溶液中加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和高分子量聚天冬氨酸的混合物，搅拌混合均匀后加入过硫酸铵开始反应，反应过程中控制升温至75℃并保持4～4.2h，反应结束后以去离子水冲洗，并在45～50℃条件下干燥48～50h，得到聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
无机酸改性得到的无机改性膨润土，具有较好的吸水性能。所用的酸可以是硫酸、盐酸、磷酸和其混合酸，优选硫酸，优选条件为20%硫酸在60℃条件下酸化处理6h。
本发明用丙烯酰胺单体作为合成水凝胶的单体，是因为它是一种非离子单体，可以提高水凝胶的耐盐性能。
丙烯酰胺单体和交联剂配比及各聚合物和引发剂用量都会影响水凝胶交联程度，从而影响其性能。交联剂的质量较小导致交联密度较低，易溶解，导致其吸水性差；相反，高质量交联剂产生更多的交联点，产生额外的网络并降低可用的自由体积，因而也会降低其吸水性。所选用的N,N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂具有与丙烯酰胺单体最好的适配程度，为水凝胶提供了一个极好的交联程度，提供了其性能。
本发明的有益效果是：
1）丙烯酰胺单体是一种非离子单体，可以提高水凝胶的耐盐性能，提高水凝胶的质量；
2）线型高分子聚乙稀醇能形成半互穿聚合物网络结构的同时大大提高复合水凝胶的机械性能；
3）生物质原料聚天冬氨酸属于无毒、无害、可降解的环保型材料，对环境友好，含有大量的羧基和酰胺基团，使分子链具有良好的水溶性，当其含量较少时，可改善水凝胶的水合性；
4）膨润土含有大量阳离子，其容易离子化并分散到聚合物网络中以增强复合材料的亲水性和增加其吸水性，而且膨润土是一种耐盐性粘土，将其引入聚合物网络中，能大大增强其耐盐性能；
5）合成工艺简单，生产设备简单，成本低廉，可广泛应用于农业和园林等方面。
附图说明
图1为本发明所制备的聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的压缩应力-应变曲线图；
图2为本发明所制备的聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶在吸水情况下的外观图；
图3为本发明所制备的聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶在干燥情况下的外观图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例和说明书附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述实施例仅为本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺包括以下制备步骤：
1）高分子量聚天冬氨酸的制备：
a）将顺丁烯二酸酐和其2倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应30min，转速为500r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应175min，转速为500r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在80℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于150～230℃的高温环境中进行聚合反应1h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至10.9，在50℃水浴条件下水解60min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在10.8，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于120℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸；
2）将膨润土溶于其100倍重量份的去离子水中，对其进行超声分散60min，通入氮气对其进行吹扫30min，使其脱气；
3）向步骤2）经脱气后的膨润土分散水溶液中加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和高分子量聚天冬氨酸的混合物，搅拌混合均匀后加入过硫酸铵开始反应，反应过程中控制升温至75℃并保持4h，反应结束后以去离子水冲洗，并在45℃条件下干燥48h，得到聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土1份，丙烯酰胺单体8份，聚乙烯醇2份，交联剂0.0008份，引发剂0.0032份和高分子量聚天冬氨酸1.8份。
所述高分子量聚天冬氨酸的原料包括以下重量份数的物质：顺丁烯二酸酐9份和氨水9份。
实施例2
一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺包括以下制备步骤：
1）高分子量聚天冬氨酸的制备：
a）将顺丁烯二酸酐和其50倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应35min，转速为1000r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应200min，转速为1000r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在85℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于230℃的高温环境中进行聚合反应5h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至11.2，在50℃水浴条件下水解80min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在11.2，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于130℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸；
2）将膨润土溶于其120倍重量份的去离子水中，对其进行超声分散80min，通入氮气对其进行吹扫35min，使其脱气；
3）向步骤2）经脱气后的膨润土分散水溶液中加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和高分子量聚天冬氨酸的混合物，搅拌混合均匀后加入过硫酸铵开始反应，反应过程中控制升温至75℃并保持4.2h，反应结束后以去离子水冲洗，并在50℃条件下干燥50h，得到聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土5份，丙烯酰胺单体125份，聚乙烯醇35份，交联剂12.5份，引发剂15份和高分子量聚天冬氨酸25份。
所述高分子量聚天冬氨酸的原料包括以下重量份数的物质：顺丁烯二酸酐11份和氨水16份。
实施例3
一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺包括以下制备步骤：
1）高分子量聚天冬氨酸的制备：
a）将顺丁烯二酸酐和其35倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应30min，转速为800r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应180min，转速为750r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在80℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于210℃的高温环境中进行聚合反应2h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至11.0，在50℃水浴条件下水解60min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在11.0，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于120℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸；
2）将膨润土溶于其100倍重量份的去离子水中，对其进行超声分散60min，通入氮气对其进行吹扫30min，使其脱气；
3）向步骤2）经脱气后的膨润土分散水溶液中加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和高分子量聚天冬氨酸的混合物，搅拌混合均匀后加入过硫酸铵开始反应，反应过程中控制升温至75℃并保持4h，反应结束后以去离子水冲洗，并在45℃条件下干燥48h，得到聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土2份，丙烯酰胺单体16份，聚乙烯醇4份，交联剂0.0016份，引发剂0.0064份和高分子量聚天冬氨酸3.2份。
所述高分子量聚天冬氨酸的原料包括以下重量份数的物质：顺丁烯二酸酐9份和氨水9份。
实施例4
一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺包括以下制备步骤：
1）高分子量聚天冬氨酸的制备：
a）将顺丁烯二酸酐和其35倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应30min，转速为800r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应180min，转速为750r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在80℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于210℃的高温环境中进行聚合反应2h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至11.0，在50℃水浴条件下水解60min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在11.0，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于120℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸；
2）将膨润土溶于其100倍重量份的去离子水中，对其进行超声分散60min，通入氮气对其进行吹扫30min，使其脱气；
3）向步骤2）经脱气后的膨润土分散水溶液中加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和高分子量聚天冬氨酸的混合物，搅拌混合均匀后加入过硫酸铵开始反应，反应过程中控制升温至75℃并保持4h，反应结束后以去离子水冲洗，并在45℃条件下干燥48h，得到聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土3份，丙烯酰胺单体75份，聚乙烯醇19份，交联剂7.5份，引发剂9份和高分子量聚天冬氨酸15份。
所述高分子量聚天冬氨酸的原料包括以下重量份数的物质：顺丁烯二酸酐10份和氨水11份。
实施例5
一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺包括以下制备步骤：
1）高分子量聚天冬氨酸的制备：
a）将顺丁烯二酸酐和其35倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应30min，转速为800r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应180min，转速为750r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在80℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于210℃的高温环境中进行聚合反应2h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至11.0，在50℃水浴条件下水解60min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在11.0，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于120℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸；
2）将膨润土溶于其100倍重量份的去离子水中，对其进行超声分散60min，通入氮气对其进行吹扫30min，使其脱气；
3）向步骤2）经脱气后的膨润土分散水溶液中加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和高分子量聚天冬氨酸的混合物，搅拌混合均匀后加入过硫酸铵开始反应，反应过程中控制升温至75℃并保持4h，反应结束后以去离子水冲洗，并在45℃条件下干燥48h，得到聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土2份，丙烯酰胺单体50份，聚乙烯醇12份，交联剂0.0050份，引发剂0.20份和高分子量聚天冬氨酸10份。
所述高分子量聚天冬氨酸的原料包括以下重量份数的物质：顺丁烯二酸酐11份和氨水14份。
对实施例1～5进行机械性能测试，其中实施例5所制得的聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的压缩应力-应变图如图1所示，具有非常优异的机械性能。
实施例5所制得的聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶在吸水情况下的外观图如图2所示，实施例5所制得的聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶在干燥情况下的外观图如图3所示。
Claims (7)
1.一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶，其特征在于，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土1～5份，丙烯酰胺单体8～125份，聚乙烯醇2～35份，交联剂0.0008～12.5份，引发剂0.0032～15份和高分子量聚天冬氨酸1.8～25份。
2.根据权利要求1所述的一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶，其特征在于，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土2～3份，丙烯酰胺单体16～75份，聚乙烯醇4～19份，交联剂0.0016～7.5份，引发剂0.0064～9份和高分子量聚天冬氨酸3.2～15份。
3.根据权利要求1所述的一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶，其特征在于，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的原料包括以下重量份数的物质：无机改性膨润土2份，丙烯酰胺单体50份，聚乙烯醇12份，交联剂0.0050份，引发剂0.20份和高分子量聚天冬氨酸10份。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶，其特征在于，所述聚乙烯醇为线型高分子聚乙稀醇，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵，所述无机改性膨润土为膨润土在无机酸中进行酸化5～6h得到，所述无机酸包括但不限于硫酸、盐酸和磷酸。
5.根据权利要求4所述的一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶，其特征在于，所述高分子量聚天冬氨酸的原料包括以下重量份数的物质：顺丁烯二酸酐9～11份和氨水9～16份。
6.根据权利要求5所述的一种聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶，其特征在于，所述高分子量聚天冬氨酸的制备工艺包括以下制备步骤：
a）将顺丁烯二酸酐和其2～50倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应30～35min，转速为500～1000r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应175～200min，转速为500～1000r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在80～85℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于150～230℃的高温环境中进行聚合反应1～5h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至10.9～11.2，在50℃水浴条件下水解60～80min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在10.8～11.2，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于120～130℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸。
7.一种如权利要求6所述的聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺，其特征在于，所述聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶的制备工艺包括以下制备步骤：
1）高分子量聚天冬氨酸的制备：
a）将顺丁烯二酸酐和其2～50倍重量份的去离子水混合，加入到装有回流冷凝装置的仪器中，并通过油浴加热并恒温至60℃，在60℃条件下搅拌反应30～35min，转速为500～1000r/min，水解得到顺丁烯二酸酐溶液；
b）在冰浴条件下，向步骤a）得到的顺丁烯二酸酐溶液中加入氨水，搅拌均匀后升温至85℃，反应175～200min，转速为500～1000r/min，反映结束后趁热导入瓷质容器中在80～85℃条件下干燥，干燥后得到白色固体状的顺丁烯二酸酐铵盐；
c）将步骤b）得到的顺丁烯二酸酐铵盐置于150～230℃的高温环境中进行聚合反应1～5h，的聚琥珀酰亚胺，并研磨至粉末状；
d）将步骤c）所得粉末状聚琥珀酰亚胺加入到过量水中，搅拌溶解，以2mol/L的氢氧化钠水溶液调节pH值至10.9～11.2，在50℃水浴条件下水解60～80min，并以2mol/L的氢氧化钠水溶液保持水解过程pH值保持在10.8～11.2，随后向溶液中边搅拌边加入无水乙醇，产生棕色油状液滴后缓慢滴加，直至上层不产生白色浑浊物，对溶液进行震荡分液，去下层液体置于120～130℃环境中干燥至每小时质量变化率小于0.5%，即得到高分子量聚天冬氨酸；
2）将无机改性膨润土溶于其100～120倍重量份的去离子水中，对其进行超声分散60～80min，通入氮气对其进行吹扫30～35min，使其脱气；
3）向步骤2）经脱气后的膨润土分散水溶液中加入丙烯酰胺、聚乙烯醇、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和高分子量聚天冬氨酸的混合物，搅拌混合均匀后加入过硫酸铵开始反应，反应过程中控制升温至75℃并保持4～4.2h，反应结束后以去离子水冲洗，并在45～50℃条件下干燥48～50h，得到聚天冬氨酸半互穿纳米复合水凝胶。
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