【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水凝胶防污材料，尤其涉及一种聚乳酸基高强度抗菌水凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、生物污垢(biofouling)是指各种材料表面非特异性有害物质的吸收和积累，广泛影响包括医院手术设备、防护服、医疗植入物、生物传感器、纺织品、食品包装和储存、水净化系统、海洋和工业设备等领域。生物污垢在全世界范围内造成了巨大的经济损失和严重的安全问题。目前，使用防污材料是防止生物污垢最有效和方便的方法。水凝胶作为一种具有三维聚合物网络的强亲水性高分子材料，已被证明可以有效阻止蛋白质、细菌、藻类游动孢子、硅藻和藤壶等的粘附，是理想的防污材料。
2、近年来，聚乳酸基水凝胶因其出色的生物可降解性和生物相容性，在生物医学和制药领域得到了广泛应用，如缝合线、药物输送系统等。聚乳酸是一种从玉米淀粉和甘蔗等可再生资源提取的热塑性聚合物，其降解产物为co2和h2o，对人体和环境安全。然而，现有研究中聚乳酸基水凝胶的力学性能不足，限制了其在防污材料领域的应用。文献(robust anddegradable hydrogels from poly(ethylene glycol)and semi-interpenetratingcollagen.macromolecules,2014,47(18):6408-6417.)开发了一种由聚(乙二醇-乳酸)和i型骨胶原末端功能化的聚(乙二醇-乳酸)水凝胶，其拉伸应变、拉伸强度和压缩强度韧性仅为75％、98.55kpa和74.73kpa。因此，研发一种高强度、防污性能优异的聚乳酸基水凝胶是一个亟需解
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种聚乳酸基高强度抗菌水凝胶及其制备方法，该水凝胶具有优异的力学性能、抗菌性能和生物相容性。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种聚乳酸基高强度抗菌水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)在惰性气体氛围下，将聚乳酸、甲基丙烯酸异氰基乙酯、催化剂溶于第一溶剂中反应，反应结束后滴加至第二溶剂中，得到聚乳酸氨基丙烯酸甲酯；
5、(2)在惰性气体氛围和紫外光下，将所述的聚乳酸氨基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、磷酸钙低聚体、n,n-亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂溶于第三溶剂中反应，水洗，浸没于单宁酸水溶液中，即得聚乳酸基高强度抗菌水凝胶。
6、其中，步骤(1)中，所述的聚乳酸，其重均分子量为600～2000g/mol；所述的催化剂为二甲胺、三乙胺、三乙烯二胺、三甲基苄胺或二甲基乙醇胺中的任意一种或多种的组合；所述的第一溶剂为甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮或二氧六环中的任意一种或多种的组合；所述的第二溶剂为正己烷或石油醚中的任意一种或多种的组合。优选地，所述的聚乳酸，其重均分子量为1000～1500g/mol。所述的催化剂为三乙胺或三乙烯二胺。所述的第一溶剂为甲苯或二氧六环。所述的第二溶剂为正己烷。
7、其中，步骤(1)中，所述的聚乳酸、甲基丙烯酸异氰基乙酯的投料摩尔比为1:1；所述的催化剂用量为0.1wt％～1.0wt％。优选地，所述的催化剂用量为聚乳酸和甲基丙烯酸异氰基乙酯总重量的0.1wt％～1.0wt％。更优选地，催化剂用量为0.5wt％。
8、优选地，步骤(1)中，所述的第一溶剂用量以每100ml第一溶剂中加入30～50g聚乳酸计；所述的第二溶剂用量与所述的第一溶剂体积比为5:1～10:1。优选地，每100ml第一溶剂中加入50g聚乳酸；所述的第二溶剂用量与所述的第一溶剂体积比为5:1。
9、其中，步骤(1)中，所述的反应，反应温度为60～90℃，反应时间为12～48h。优选地，所述的反应，反应温度为75～80℃，反应时间为24～36h。
10、优选地，步骤(1)中，所述的将聚乳酸、甲基丙烯酸异氰基乙酯、催化剂溶于第一溶剂中反应，反应结束后滴加至第二溶剂中，经过滤、沉淀后得到聚乳酸氨基丙烯酸甲酯。
11、其中，步骤(2)中，所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环已基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、异丙基硫杂蒽酮或2,4-二乙基噻唑酮中的任意一种或多种的组合；所述的第三溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或乙醇中的任意一种或多种的组合。优选地，所述的光引发剂为2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮；所述的第三溶剂为二甲基亚砜或乙醇。更优选地，所述的第三溶剂为二甲基亚砜。
12、其中，步骤(2)中，所述的聚乳酸氨基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺的投料摩尔比为0.1～0.6:21.9～22.4；所述的磷酸钙低聚体的用量以每10ml第三溶剂中加入0.01～0.15g磷酸钙低聚体(干重)计；优选地，所述的聚乳酸氨基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺的投料摩尔比为0.6:21.9；所述的磷酸钙低聚体的用量以每10ml第三溶剂中加入0.075g磷酸钙低聚体计。
13、所述的磷酸钙低聚体按如下方法制备：以硝酸钙为原料，依据参考文献(crosslinking ionic oligomers as conformable precursors to calcium carbonate[j].nature,2019,574(7778):394-398.)制备。
14、其中，步骤(2)中，所述的n,n-亚甲基双丙烯酰胺用量为3wt％～8wt％；所述的光引发剂用量为1wt％～5wt％；优选地，所述的n,n-亚甲基双丙烯酰胺用量为聚乳酸氨基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺总重量的3wt％～8wt％；所述的光引发剂用量为聚乳酸氨基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺总重量的1wt％～5wt％。更优选地，所述的n,n-亚甲基双丙烯酰胺用量为3wt％～5wt％；所述的光引发剂用量为3wt％～5wt％。
15、其中，步骤(2)中，所述的反应，反应时间为5～15min。优选地，所述的反应时间为10～12min。更优选地，反应时间为10min。
16、其中，步骤(2)中，所述的第三溶剂用量以每10ml第三溶剂中加入总重量为2.0～4.0g的聚乳酸氨基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺计。优选地，每10ml第三溶剂中加入总重量为2.5g的聚乳酸氨基丙烯酸甲酯和丙烯酰胺。
17、其中，步骤(2)中，所述的单宁酸水溶液浓度为5wt％～20wt％；所述的浸没时间为12～48h。优选地，单宁酸水溶液浓度为10wt％～15wt％；所述的浸没时间为18～24h。更优选地，单宁酸水溶液浓度为10wt％；浸没时间为24h。
18、优选地，步骤(2)均在常温下进行。步骤(2)中所述的水洗，为蒸馏水水洗去除未反应单体。
19、上述制备方法制备得到的聚乳酸基高强度抗菌水凝胶也在本专利技术的保护范围之内。
20、所述的聚乳酸基高强度抗菌水凝胶在制备防污材料中的应用也在本专利技术的保护范本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚乳酸基高强度抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚乳酸，其重均分子量为600～2000g/mol；所述的催化剂为二甲胺、三乙胺、三乙烯二胺、三甲基苄胺或二甲基乙醇胺中的任意一种或多种的组合；所述的第一溶剂为甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮或二氧六环中的任意一种或多种的组合；所述的第二溶剂为正己烷或石油醚中的任意一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚乳酸、甲基丙烯酸异氰基乙酯的投料摩尔比为1:1；所述的催化剂用量为0.1wt％～1.0wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的反应，其温度为60～90oC，时间为12～48h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环已基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的聚乳酸氨基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺的投料摩尔比为0.1～0.6:21.9～22.4；所述的磷酸钙低聚体用量以每10mL第三溶剂中加入0.01～0.15g磷酸钙低聚体计；所述的N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为3wt％～8wt％；所述的光引发剂用量为1wt％～5wt％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的反应，反应时间为5～15min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的单宁酸水溶液浓度为5wt％～20wt％；所述的浸没时间为12～48h。
9.权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制备得到的聚乳酸基高强度抗菌水凝胶。
10.权利要求9所述的聚乳酸基高强度抗菌水凝胶在制备防污材料中的应用，其中，
...【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸基高强度抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚乳酸，其重均分子量为600～2000g/mol；所述的催化剂为二甲胺、三乙胺、三乙烯二胺、三甲基苄胺或二甲基乙醇胺中的任意一种或多种的组合；所述的第一溶剂为甲苯、四氢呋喃、二氯甲烷、丙酮或二氧六环中的任意一种或多种的组合；所述的第二溶剂为正己烷或石油醚中的任意一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的聚乳酸、甲基丙烯酸异氰基乙酯的投料摩尔比为1:1；所述的催化剂用量为0.1wt％～1.0wt％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的反应，其温度为60～90oc，时间为12～48h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、1-羟基环已基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：江伟，司春英，陈振，张俊峰，刘彤彤，余世凡，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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