一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶及其制备方法，属于水凝胶材料技术领域，该具有可沾附性和自愈合性的水凝胶通过丙烯酰胺和β

【技术实现步骤摘要】
一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于水凝胶材料
，具体而言，涉及一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶(Hydrogel)是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。
[0003]由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关。交联度越高，吸水量越低。这一特性很像一种软组织。水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99％。凝胶的聚集态既非完全的固体也非完全的液体。固体的行为是一定条件下可维持一定的形状与体积，液体行为是溶质可以从水凝胶中扩散或渗透。
[0004]截止到现在已经报道了具有自粘性和自愈性的高拉伸物理交联水凝胶，其中的机制包括:纳米复合(NC)水凝胶，双网(DN)水凝胶，互穿聚合物网络(IPN)水凝胶等。这些方法使得传统的易碎和易碎水凝胶表现出高强度、可拉伸性和韧性，但是通常需要外部刺激才能发生自愈合，其中紫外或红外照射是激活愈合行为的最常见策略之一，但是照射过程中会释放热量，对整个材料使用直接加热可能会对电子设备的未损坏区域造成不利影响。而对于没有外部刺激的自发自愈过程，通常需要较长的愈合时间，并导致愈合后的力学性能降低。
[0005]以上水凝胶具有需要外部刺激才能发生自愈合、自愈合时间长以及愈合后力学性能差的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶及其制备方法，能够解决水凝胶具有需要外部刺激才能发生自愈合、自愈合时间长以及愈合后力学性能差的问题。
[0007]本专利技术是这样实现的：
[0008]本专利技术提供一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶，其中，水凝胶由聚合物采用基体材料添加引发剂以及交联剂通过聚合而成，所述基体材料与所述引发剂与所述交联剂的比例为(1～3)：(1～3)：(1～3)。
[0009]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶还可以做如下改进:
[0010]其中，所述基体材料为丙烯酰胺、β
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环糊精和聚乙烯亚胺。
[0011]其中，所述引发剂选用偶氮二异丁腈。
[0012]其中，所述交联剂选用N
‑
N
‑2‑
甲基双丙烯酰胺。
[0013]其中，所述聚合为接枝聚合法。
[0014]其中，具有可粘附性和自愈合性。
[0015]本专利技术提供一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的制备方法，其中，包括以下步骤：
[0016]S1：对所述丙烯酰胺、所述β
‑
环糊精、所述聚乙烯亚胺、所述偶氮二异丁腈以及所述N
‑
N
‑2‑
甲基双丙烯酰胺进行预处理；
[0017]S2：将所述丙烯酰胺、所述β
‑
环糊精和所述聚乙烯亚胺进行接枝聚合反应合成PAAm
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βCD
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PEI水凝胶；
[0018]S3：对处理后的所述PAAm
‑
βCD
‑
PEI水凝胶进行粘附实验和自愈合实验。
[0019]在上述技术方案的基础上，本专利技术的一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的制备方法还可以做如下改进:
[0020]进一步的，S1的具体步骤包括：
[0021]第一步：将10ml所述丙烯酰胺溶解在30ml二氧六环中，然后加入10ml所述偶氮二异丁腈；
[0022]第二步：将上述溶液在室温下充氮除氧35min，除氧后进行密封。
[0023]进一步的，S2的具体步骤包括：
[0024]第一步：将上述除氧后的溶液密封升温至72摄氏度，依次加入所述β
‑
环糊精、所述聚乙烯亚胺，所述丙烯酰胺与所述β
‑
环糊精与所述聚乙烯亚胺的比例为(3～5)：(2～4)：(3～5)，并在此温度下进行反应，所述反应时间为10h；
[0025]第二步：将反应后的溶液进行冷却，冷却至室温；
[0026]第三步：使用乙醚溶液将上述合成产物进行沉淀，将沉淀后的产物使用丙酮
‑
乙醚溶液进行溶解
‑
沉淀，重复两次，得到产物；将产物在55摄氏度的条件下进行真空干燥备用。
[0027]进一步的，所述粘附实验中，所述PAAm
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βCD
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PEI水凝胶能能粘合的最大重量为350g，所述自愈合实验中，所述原始PAAm
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βCD
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PEI水凝胶的强度为450kPa，断裂应变为1000％。愈合2s后，强度达380KPa，断裂应变为800％。
[0028]与现有技术相比较，本专利技术提供的一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的有益效果是：能够在不需要外界刺激的情况下进行自愈合，且自愈合时间短，自愈合后的力学性能强；具有极强的可粘附性，能够对不同种类和不同重量的物品实现粘附，最大重量能够达到350g。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的制备方法的流程图；
[0031]图2为一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的SEM图像；
[0032]图3为一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的自修复过程的实验图；
[0033]图4为一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的原始PAAm
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βCD
‑
PEI水凝胶和自修复后PAAm
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βCD
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PEI水凝胶的应力
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应变曲线图；
[0034]图5为一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的粘附实验图；
[0035]附图中，各标号所代表的部件列表如下：
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]应注意到：相似的标号和字母在下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶，其特征在于，水凝胶由聚合物采用基体材料添加引发剂以及交联剂通过聚合而成，所述基体材料与所述引发剂与所述交联剂的比例为(1～3)：(1～3)：(1～3)。2.根据权利要求1所述的一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶，其特征在于，所述基体材料为丙烯酰胺、β
‑
环糊精和聚乙烯亚胺。3.根据权利要求1所述的一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶，其特征在于，所述引发剂选用偶氮二异丁腈。4.根据权利要求1所述的一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶，其特征在于，所述交联剂选用N
‑
N
‑2‑
甲基双丙烯酰胺。5.根据权利要求1所述的一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶，其特征在于，所述聚合为接枝聚合法。6.根据权利要求1所述的一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶，其特征在于，具有可粘附性和自愈合性。7.一种具有可沾附性和自愈合性的水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对所述丙烯酰胺、所述β
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环糊精、所述聚乙烯亚胺、所述偶氮二异丁腈以及所述N
‑
N
‑2‑
甲基双丙烯酰胺进行预处理；S2：将所述丙烯酰胺、所述β
‑
环糊精和所述聚乙烯亚胺进行接枝聚合反应合成PAAm
‑
βCD
‑
PEI水凝胶；S3：对处理后的所述PAAm
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βCD
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：于淼，龙云泽，拉马克瑞斯纳，
申请(专利权)人：青岛中科凯尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：