CN109320886A - 一种高强度自修复紫外屏蔽导电pva水凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种高强度自修复紫外屏蔽导电pva水凝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于水凝胶技术领域，具体涉及一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶及其制备方法。该方法将单宁酸包裹在滑石粉表面，然后加入到聚乙烯醇（PVA）/乙二醇水溶液中混合均匀，经过冷冻后将其浸泡在铝离子中，制备出高强度自修复紫外屏蔽PVA水凝胶。本发明利用滑石粉/单宁酸复合物使得PVA水凝胶同时具有高强度和紫外屏蔽性能，同时利用铝离子使其具有导电性能，从而改进了普通PVA水凝胶的低强度、无紫外屏蔽和无导电性的三大缺点，使其具有较高的应用价值。

Description

一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型高强度自修复PVA水凝胶，具体地说，是涉及一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶及其制备方法。
背景技术
水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。水凝胶是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。虽然制备水凝胶的材料有很多种，但聚乙烯醇（PVA）一直是制备水凝胶的首选聚合物。这主要是由于PVA水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,特别具有毒性低、吸水量高和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。因此PVA水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛。
目前，主要生产的PVA水凝胶具有功能性单一等缺点。因此，为了满足日益增长的工业需要，研究和开发具有高强度、自修复性、紫外屏蔽导电PVA水凝胶具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶及其制备方法。本发明针对目前自修复PVA水凝胶功能单一的不足，首先制备了滑石粉/单宁酸复合物，该复合物由于包含滑石粉，因此对于PVA水凝胶具有增强作用，同时还可使水凝胶具有紫外反射性能；该复合物还包含单宁酸，可以使PVA水凝胶具有紫外吸收功能；另外该水凝胶还包含铝离子，可赋予水凝胶导电性能。
为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
所述的一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
（1）单宁酸包裹滑石粉的制备：
首先，称取滑石粉加入到100ml水中，通过超声处理分散均匀后，加入单宁酸，并调节溶液pH值至8，在20℃下搅拌反应8h；最后在10000转/分钟离心机中分离得到滑石粉/单宁酸复合物；滑石粉与单宁酸的质量比为1:1。
（2）高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备：
将滑石粉/单宁酸复合物加入到20ml乙二醇/水溶液（乙二醇与水的体积比为1:1）中，通过超声处理分散均匀，然后加入聚乙烯醇，加热至95℃使PVA完全溶解；将溶液放置到磨具中，然后液氮冷冻半小时，取出来后室温解冻3h，最后加入0.1mol/L 铝离子溶液中浸泡0.5 h后，制备得到PVA水凝胶；滑石粉与聚乙烯醇的质量比为1:10。
所述PVA的质量浓度为5-20%，优选质量浓度为10%。
所述滑石粉/单宁酸复合物的质量浓度为10-50%。
本发明所述的一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶及其制备方法，由上述方法制备而成。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
（1）聚乙烯醇（PVA）是一种极安全的高分子有机物，对人体无毒，无副作用，具有良好的生物相容性，尤其在医疗中的如其水性凝胶在眼科、伤口敷料和人工关节方面的有广泛应用，同时在聚乙烯醇薄膜在药用膜，人工肾膜等方面也有使用。由于聚乙烯醇结构中具有许多氢键结合，可制备成自修复水凝胶。由于单宁酸具有优秀的紫外吸收功能，同时滑石粉还具有反射紫外功能以及对水凝胶的增强作用。在本发明中通过利用滑石粉/单宁酸复合物赋予PVA自修复水凝胶高强度、紫外屏蔽性能，再将PVA水凝胶吸附铝离子，使其具有导电性能。
（2）本发明通过在PVA中添加滑石粉/单宁酸复合物以及铝离子，制备高强度、自修复性、紫外屏蔽导电水凝胶。在提高自修复PVA水凝胶强度的同时，还可赋予其导电与紫外屏蔽性能。
附图说明
图1 滑石粉加入量对PVA水凝胶压缩强度的影响；
图2 单宁酸加入量对PVA水凝胶屏蔽紫外的影响；
图3 高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的自修复性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明方法作进一步的详细说明。需要特别说明的是，本发明的保护范围应当包括但不限于本实施例所公开的技术内容。
实施例1
（1）单宁酸包裹滑石粉的制备：
首先，称取0.2 g滑石粉加入到100ml水中，通过超声处理分散均匀后，加入0.2g单宁酸，并调节溶液pH值至8，在20℃下搅拌反应8h。最后在10000转/分钟离心机中分离得到滑石粉/单宁酸复合物。
（2）高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备：
将0.4 g滑石粉/单宁酸复合物加入到20ml乙二醇/水溶液（乙二醇与水的体积比为1:1）中，通过超声处理分散均匀，然后加入2 g聚乙烯醇，加热至95℃使PVA完全溶解。将溶液放置到磨具中，然后液氮冷冻半小时，取出来后室温解冻3h，最后加入0.1mol/L铝离子溶液中浸泡0.5 h后，制备得到PVA水凝胶。
实施例2
（1）单宁酸包裹滑石粉的制备：
首先，称取0.3 g滑石粉加入到100ml水中，通过超声处理分散均匀后，加入0.3g单宁酸，并调节溶液pH值至8，在20℃下搅拌反应8h。最后在10000转/分钟离心机中分离得到滑石粉/单宁酸复合物。
（2）高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备：
将0.6 g滑石粉/单宁酸复合物加入到20ml乙二醇/水溶液（乙二醇与水的体积比为1:1）中，通过超声处理分散均匀，然后加入3 g聚乙烯醇，加热至95℃使PVA完全溶解。将溶液放置到磨具中，然后液氮冷冻半小时，取出来后室温解冻3h，最后加入0.1mol/l 铝离子溶液中浸泡0.5 h后，制备得到PVA水凝胶。
实施例3
（1）单宁酸包裹滑石粉的制备：
首先，称取0.4 g滑石粉加入到100ml水中，通过超声处理分散均匀后，加入0.4g单宁酸，并调节溶液pH值至8，在20℃下搅拌反应8h。最后在10000转/分钟离心机中分离得到滑石粉/单宁酸复合物。
（2）高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备：
将0.8 g滑石粉/单宁酸复合物加入到20ml乙二醇/水溶液（乙二醇与水的体积比为1:1）中，通过超声处理分散均匀，然后加入4 g聚乙烯醇，加热至95℃使PVA完全溶解。将溶液放置到磨具中，然后液氮冷冻半小时，取出来后室温解冻3h，最后加入0.1mol/l 铝离子溶液中浸泡0.5 h后，制备得到PVA水凝胶。
性能测试
在制备高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的过程中，研究了滑石粉与单宁酸用量分别对PVA水凝胶压缩强度和紫外屏蔽的影响，如图1,2所示。从图1可知，随着滑石粉加入量的增加，PVA水凝胶的压缩强度逐渐增大。从图2可知，随着单宁酸加入量的增加，PVA水凝胶对紫外的透过率显著降低，表明水凝胶对紫外的屏蔽作用增强。因此，在PVA水凝胶中添加滑石粉/单宁酸复合物，确实可以增加水凝胶的强度和增强水凝胶对紫外的屏蔽性能。另外，还对该材料的自修复性能进行了测定，如图3所示，可以看出该材料的自愈合效率达到95.73%，表明该材料具有优秀的自修复性能。

Claims (7)

1.一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备方法，其特征在于：将单宁酸包裹在滑石粉表面，然后加入到聚乙烯醇PVA/乙二醇水溶液中混合均匀，经过冷冻后将其浸泡在铝离子中，制备出高强度自修复紫外屏蔽PVA水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）单宁酸包裹滑石粉的制备：
首先，称取滑石粉加入到100ml水中，通过超声处理分散均匀后，加入单宁酸，并调节溶液pH值至8，在20℃下搅拌反应8h；最后在10000转/分钟离心机中分离得到滑石粉/单宁酸复合物；
（2）高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备：
将滑石粉/单宁酸复合物加入到20ml乙二醇/水溶液中，通过超声处理分散均匀，然后加入2 g聚乙烯醇，加热至95℃使PVA完全溶解；将溶液放置到磨具中，然后液氮冷冻半小时，取出来后室温解冻3h，最后加入0.1mol/l 铝离子溶液中浸泡0.5 h后，制备得到PVA水凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）滑石粉与单宁酸的质量比为1:1。
4.根据权利要求2所述的一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）乙二醇与水的体积比为1:1，滑石粉与聚乙烯醇的质量比为1:10。
5.根据权利要求2所述的一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备方法，其特征在于：所述滑石粉/单宁酸复合物的质量浓度为10-50%。
6.根据权利要求2所述的一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶的制备方法，其特征在于：所述PVA的质量浓度为5-20%。
7.一种如权利要求1~6任一项所述方法制备的一种高强度自修复紫外屏蔽导电PVA水凝胶。
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