CN111574730A - 一种聚环氧丙酸水凝胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)在一定温度下将聚环氧丙酸溶解，配制成聚环氧丙酸水溶液；(2)配制交联剂水溶液；(3)在一定温度下将交联剂水溶液以一定比例与聚环氧丙酸水溶液进行混合，交联反应一定时间；(4)将交联后的溶液倒入模具冷却至室温，或直接冷却至室温，得到聚环氧丙酸水凝胶。本发明采用聚环氧丙烯酸为水凝胶基材，它是一种新型的水凝胶材料，生物相容性好，使用后能自然降解，能减轻对环境的影响。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域，具体涉及一种可容易自然降解的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法。
背景技术
水凝胶是一种迅速发展的新型功能高分子材料，是一类具有三维网络结构的聚合物，在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。
水凝胶作为一种高吸水性材料，广泛地应用于降温贴、卫生巾、尿布、生理卫生用品、香料载体以及纸巾等方面；水凝胶可用于油水分离、废水处理、空气过滤、电线包裹材料、防静电、密封材料、蓄冷剂、溶剂脱水、金属离子浓集、包装材料等诸多方面；水凝胶还可用在农用薄膜、农业园艺用保水材料、污泥固化、泥水添加剂、墙壁顶棚材料等方面。绿化沙漠是高吸水性水凝胶材料极有潜力的用途之一，可通过制成保水剂的方式实施。
水凝胶材料直接用于与人体组织接触，可防止体外微生物的感染，抑制体液的损失，传输氧到伤口，一般说来能促进伤口的愈合。当水凝胶被移植或注射到生物体后，水凝胶能够维持或向体液控制释放包埋在水凝胶中的药物，特别是智能型水凝胶问世以来，水凝胶在该领域的应用研究更为深入。
水凝胶可分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。天然高分子水凝胶具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格，但是稳定性较差，易降解、持久性差。合成高分子水凝胶主要有聚乙烯醇、聚丙烯酸盐类、聚酰胺类、聚氨酯、聚吡咯烷酮等，这些物质稳定性好，生产技术成熟，但生物相容性不太好，在环境中很难自然降解，使用后对环境容易造成污染，而且由于一定的毒性也限制了它们在一些民用、医用领域的应用。近些年，水凝胶是全世界科技研究的热点之一，人们针对不同用途开发出许许多多性能各异的水凝胶材料，但是寻求高性能、环境友好、可降解、生物相容的高分子合成水凝胶材料一直是国内外众多研究者努力追求的目标。
聚环氧丙酸是一种潜在的环境友好的水凝胶基材，与聚丙烯酸类、聚酰胺类等不同的是其分子主链每隔两个碳原子就连着一个氧原子。聚环氧丙酸与聚丙烯酸结构对比如下：
聚环氧丙酸主链中大量氧原子的存在必定会导致凝胶性能与聚丙烯酸类不同，在一些方面前者要优于后者。首先，氧原子可以形成更多的氢键从而提高制品的机械强度；同时氧原子与水分子的结合性好，可以推断聚环氧丙酸比相同链长的聚丙烯酸具有更强的吸水、保水性能；另外氧原子会使高分子链段更加自由的转动，能增加凝胶的柔韧性；碳氧键的能量比较大，碳氧键比碳碳键断裂的几率要大，聚合物降解要容易。
发明内容
发明目的：针对现有水凝胶材料的不足，本发明的目的在于提供一种新型的水凝胶材料，它的原料安全易得，具有较好的机械强度、良好的吸水性和保水性，特别是它可以在自然条件下较容易地降解。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)在一定温度下将聚环氧丙酸溶解，配制成聚环氧丙酸水溶液；
(2)配制交联剂水溶液；
(3)在一定温度下将交联剂水溶液以一定比例与聚环氧丙酸水溶液进行混合，交联反应一定时间；
(4)将交联后的溶液倒入模具冷却至室温，或直接冷却至室温，得到聚环氧丙酸水凝胶。
进一步的，所述的聚环氧丙酸水溶液的质量百分比浓度为2-10％。
进一步的，所述的聚环氧丙酸水溶液的质量百分比浓度为6％。
进一步的，溶解所述的聚环氧丙酸水溶液的温度为45-90℃。
进一步的，所述的交联剂为CaCl2、单宁酸、戊二醛。
进一步的，所述的交联剂水溶液的质量百分比浓度为2-6％。
进一步的，所述的交联反应中，交联剂水溶液与聚环氧丙酸水溶液的体积比为；10:90-25:75。
进一步的，所述的交联反应中，反应温度为50-80℃。
进一步的，所述的交联反应中，交联反应时间为40-180分钟。
有益效果：本发明通过聚环氧丙酸在一定温度下经交联剂交联后形成水凝胶制品。较之现有的技术，聚环氧丙酸可以由丙烯酸为基本原料制得，原料丙烯酸安全、易得，价格便宜；聚环氧丙酸是一种新型的水凝胶基材，制备的水凝胶具有机械强度好、吸水能力大，自然条件下容易降解。因此，本发明提供的技术方法非常实用，可以提供一种新型的水凝胶材料。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例一：
(1)称取6g聚环氧丙酸，加入到94g去离子水，电磁搅拌下加热至75℃，将聚环氧丙酸完全溶解；
(2)称取5g固体CaCl2，溶解于95g去离子水中，制成交联剂溶液；
(3)取上述(1)中聚环氧丙酸水溶液88mL、上述(2)中氯化钙水溶液12mL，混合后水浴升温至60℃，边升温边电磁搅拌；
(4)上述混合液保持60℃继续电磁搅拌40分钟；
(5)趁热将上述交联后的溶液倒入模具冷却至室温，便可得到经Ca2+交联的聚环氧丙酸水凝胶。
具体实施例二：
(1)称取6g聚环氧丙酸，加入到94g去离子水，电磁搅拌下加热至75℃，将聚环氧丙酸完全溶解；
(2)称取4g单宁酸粉末置于96g去离子水中，稍微加热溶解，不溶物经中速滤纸过滤除去，制成交联剂溶液；
(3)取上述(1)中聚环氧丙酸水溶液80mL、上述(2)中单宁酸水溶液20mL，混合后水浴升温至75℃，边升温边电磁搅拌；
(4)上述混合液保持75℃继续电磁搅拌60分钟；
(5)趁热将上述交联后的溶液倒入模具冷却至室温，便可得到经单宁酸交联的聚环氧丙酸水凝胶。
具体实施例三：
(1)称取6g聚环氧丙酸，加入到94g去离子水，电磁搅拌下加热至75℃，将聚环氧丙酸完全溶解；
(2)称取6g交联剂戊二醛，溶解于94g去离子水中，制成交联剂溶液；
(3)取上述(1)中聚环氧丙酸水溶液85mL、上述(2)中戊二醛水溶液15mL，混合后水浴升温至55℃，边升温边电磁搅拌；
(4)上述混合液保持55℃继续电磁搅拌180分钟；
(5)趁热将上述交联后的溶液倒入模具冷却至室温，便可得到经戊二醛交联的聚环氧丙酸水凝胶。
本发明通过聚环氧丙酸在一定温度下经交联剂交联后形成水凝胶制品。较之现有的技术，聚环氧丙酸可以由丙烯酸为基本原料制得，原料丙烯酸安全、易得，价格便宜；聚环氧丙酸是一种新型的水凝胶基材，制备的水凝胶具有机械强度好、吸水能力大，自然条件下容易降解。因此，本发明提供的技术方法非常实用，可以提供一种新型的水凝胶材料。
Claims (9)
1.一种聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在一定温度下将聚环氧丙酸溶解，配制成聚环氧丙酸水溶液；
(2)配制交联剂水溶液；
(3)在一定温度下将交联剂水溶液以一定比例与聚环氧丙酸水溶液进行混合，交联反应一定时间；
(4)将交联后的溶液倒入模具冷却至室温，或直接冷却至室温，得到聚环氧丙酸水凝胶。
2.根据权利要求1所述的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的聚环氧丙酸水溶液的质量百分比浓度为2-10％。
3.根据权利要求2所述的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的聚环氧丙酸水溶液的质量百分比浓度为6％。
4.根据权利要求1所述的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：溶解所述的聚环氧丙酸水溶液的温度为45-90℃。
5.根据权利要求1所述的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的交联剂为CaCl2、单宁酸、戊二醛。
6.根据权利要求1所述的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的交联剂水溶液的质量百分比浓度为2-6％。
7.根据权利要求1所述的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的交联反应中，交联剂水溶液与聚环氧丙酸水溶液的体积比为；10:90-25:75。
8.根据权利要求1所述的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的交联反应中，反应温度为50-80℃。
9.根据权利要求1所述的聚环氧丙酸水凝胶的制备方法，其特征在于：所述的交联反应中，交联反应时间为40-180分钟。
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