CN114854044A - 一种高强度PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强度PAMPS‑PAM‑Gel三网络水凝胶及其制备方法。本发明采用聚2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸微凝胶为第一网络，聚丙烯酰胺为第二网络，明胶为第三网络，制备了具有高强度的聚2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸‑聚丙烯酰胺‑明胶三网络水凝胶。聚2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸‑聚丙烯酰胺双网络水凝胶因体系为全共价交联，在受到外力作用后容易造成永久性损伤。因此将物理交联的明胶引入全共价交联的聚2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸‑聚丙烯酰胺双网络水凝胶中，不仅可以利用明胶中存在的活性基团通过氢键作用形成的物理交联网络改善全共价交联水凝胶永久性损伤的不足；而且三个网络之间的相互缠结可进一步提升水凝胶的力学性能。

Description

一种高强度PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种三网络水凝胶的制备方法，具体涉及一种高强度PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶及其制备方法及其制备方法。
背景技术
水凝胶是一类通过非共价或共价键交联的三维网状材料，由于其内部存在的交联网络，使得水凝胶具有可在水中溶胀而不溶解的性质(Zhou Y,Jin L.Hydrolysis-inducedlarge swelling of polyacrylamide hydrogels[J].Soft Matter,2020,16(24):5740-5749.)。传统水凝胶强度较低，限制了其在诸多领域中的应用。近年来，为了提升水凝胶的力学性能，许多研究者提出构筑多重网络或其他网络结构水凝胶来提升其强度(Lei H,Zhao J,Ma X,et al.Antibacterial Dual Network Hydrogels for Sensing and HumanHealth Monitoring[J].Advanced Healthcare Materials,2021,10(21):2101089.)。
双网络水凝胶作为高强度水凝胶的研究之一，受到人们广泛关注。双网络水凝胶由硬、脆的第一网络及柔、韧的第二网络组成，两种差异性较大的网络赋予双网络水凝胶较高的力学性能。其中聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-聚丙烯酰胺(PAMPS-PAM)水凝胶是双网络水凝胶中研究较多的一类水凝胶，但是其体系中为全化学交联结构，使得PAMPS-PAM水凝胶在受到外力作用后恢复率较低。因此，可以通过向其引入物理交联网络来改善全化学交联水凝胶恢复率低的不足。
三网络水凝胶是一类将化学或物理交联网络引入双网络水凝胶的一类材料，其多个网络相互缠结赋予水凝胶更高的力学性能。明胶(Gel)是一类天然高分子材料，具有良好的生物相容性、生物降解性等。Gel分子链上存在羧基、氨基等活性基团，可以通过氢键作用形成物理交联网络。因此，将Gel引入全化学交联的PAMPS-PAM双网络水凝胶中，以此改善其恢复率低的不足。
本发明以PAMPS微凝胶为第一网络，PAM为第二网络，Gel为第三网络，制备了具有高强度的PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶及其制备方法，获得了一种高强度三网络水凝胶。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
步骤一：PAMPS微凝胶的制备
取0.50-1.00份AMPS、0.07-0.10份MBA及0.05-0.07份KPS溶于10mL水中，将其在60℃下反应3h，制得PAMPS水凝胶，随后将该水凝胶打碎、烘干及研磨，获得PAMPS微凝胶；
步骤二：PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶的制备
取1.50-2.00份Gel置于10mL水中，40℃水浴中进行溶解，获得Gel溶液，随后向其加入1.50-2.00份AM、0.05-0.07份PAMPS微凝胶、0.005份MBA及0.07-0.10份KPS，搅拌均匀后，置于60-65℃下反应3-5h，随后在4℃下放置0.5-1h，最终得到PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
本发明具有以下优点：
将Gel引入传统PAMPS-PAM双网络水凝胶中，利用Gel中存在的氨基、羟基等活性基团通过氢键作用形成的物理交联网络，改善了全化学交联PAMPS-PAM双网络水凝胶在受到外力作用后恢复率低的不足；且三个网络之间的相互缠结可以进一步提升水凝胶的强度。最终获得了一种高强度PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
具体实施方式
本发明涉及一种高强度PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶及其制备方法。以PAMPS微凝胶为第一网络，PAM为第二网络，Gel为第三网络，制备具有高强度的PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。具体由以下步骤实现：
步骤一：PAMPS微凝胶的制备
取0.50-1.00份AMPS、0.07-0.10份MBA及0.05-0.07份KPS溶于10mL水中，将其在60℃下反应3h，制得PAMPS水凝胶，随后将该水凝胶打碎、烘干及研磨，获得PAMPS微凝胶；
步骤二：PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶的制备
取1.50-2.00份Gel置于10mL水中，40℃水浴中进行溶解，获得Gel溶液，随后向其加入1.50-2.00份AM、0.05-0.07份PAMPS微凝胶、0.005份MBA及0.07-0.10份KPS，搅拌均匀后，置于60-65℃下反应3-5h，随后在4℃下放置0.5-1h，最终得到PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
实施例1：
步骤一：PAMPS微凝胶的制备
取0.50份AMPS、0.07份MBA及0.05份KPS溶于10mL水中，将其在60℃下反应3h，制得PAMPS水凝胶，随后将该水凝胶打碎、烘干及研磨，获得PAMPS微凝胶；
步骤二：PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶的制备
取1.50份Gel置于10mL水中，40℃水浴中进行溶解，获得Gel溶液，随后向其加入1.50份AM、0.05份PAMPS微凝胶、0.005份MBA及0.07份KPS，搅拌均匀后，置于60℃下反应5h，随后在4℃下放置0.5h，最终得到PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
实施例2：
步骤一：PAMPS微凝胶的制备
取0.70份AMPS、0.08份MBA及0.06份KPS溶于10mL水中，将其在60℃下反应3h，制得PAMPS水凝胶，随后将该水凝胶打碎、烘干及研磨，获得PAMPS微凝胶；
步骤二：PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶的制备
取1.70份Gel置于10mL水中，40℃水浴中进行溶解，获得Gel溶液，随后向其加入1.70份AM、0.06份PAMPS微凝胶、0.005份MBA及0.09份KPS，搅拌均匀后，置于65℃下反应4h，随后在4℃下放置0.5h，最终得到PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
实施例3：
步骤一：PAMPS微凝胶的制备
取1.00份AMPS、0.10份MBA及0.07份KPS溶于10mL水中，将其在60℃下反应3h，制得PAMPS水凝胶，随后将该水凝胶打碎、烘干及研磨，获得PAMPS微凝胶；
步骤二：PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶的制备
取2.00份Gel置于10mL水中，40℃水浴中进行溶解，获得Gel溶液，随后向其加入2.00份AM、0.07份PAMPS微凝胶、0.005份MBA及0.10份KPS，搅拌均匀后，置于65℃下反应3h，随后在4℃下放置1h，最终得到PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
利用上述方法可以得到具有高强度的PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。该方法改善了全化学交联PAMPS-PAM双网络水凝胶在受到外力作用后恢复率低的不足，得到了具有高强度的多网络水凝胶材料。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种高强度PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶及其制备方法，其特征在于由以下步骤实现，以下均为质量份：
步骤一：PAMPS微凝胶的制备
取0.50-1.00份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、0.07-0.10份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)及0.05-0.07份过硫酸钾(KPS)溶于10mL水中，将其在60℃下反应3h，制得PAMPS水凝胶，随后将该水凝胶打碎、烘干及研磨，获得PAMPS微凝胶；
步骤二：PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶的制备
取1.50-2.00份明胶(Gel)置于10mL水中，40℃水浴中进行溶解，获得Gel溶液，随后向其加入1.50-2.00份丙烯酰胺(AM)、0.05-0.07份PAMPS微凝胶、0.005份MBA及0.07-0.10份KPS，搅拌均匀后，置于60-65℃下反应3-5h，随后在4℃下放置0.5-1h，最终得到PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种高强度PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶及其制备方法，其特征在于：
步骤一：PAMPS微凝胶的制备
取1.00份AMPS、0.10份MBA及0.07份KPS溶于10mL水中，将其在60℃下反应3h，制得PAMPS水凝胶，随后将该水凝胶打碎、烘干及研磨，获得PAMPS微凝胶；
步骤二：PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶的制备
取2.00份Gel置于10mL水中，40℃水浴中进行溶解，获得Gel溶液，随后向其加入2.00份AM、0.07份PAMPS微凝胶、0.005份MBA及0.10份KPS，搅拌均匀后，置于65℃下反应3h，随后在4℃下放置1h，最终得到PAMPS-PAM-Gel三网络水凝胶。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115449012A (zh) * 2022-10-17 2022-12-09 岭南师范学院 一种常温静置聚合的高吸附树脂及其制备方法与应用

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