【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水凝胶，具体涉及一种水凝胶纤维材料、制备方法。
技术介绍
1、水凝胶是由水分子和亲水性聚合物网络共同构成的弹性体材料，是一种典型的柔性物质。它自被提出以来就一直得到了人们的关注。由于水凝胶既有类似于固体的机械性能,能够承载一定的外力作用，也因为其内部液体使聚合物链段可以柔韧的运动，因此对水凝胶的研究为柔软的新型材料设计提供了一个新的设计思路，水凝胶也因为以上特点在生物医用领域发展迅速。
2、传统的水凝胶材料由于制备方法是将多种材料混合成一种后制备，得到的成品内部结构单一，在力学性能上表现不佳，其质地柔软易被压碎、断裂的应力较低、机械强度不可调控、拓展性不好、功能性单一，这些缺点大大限制了水凝胶材料作为新型的功能材料的应用范围和前景。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决现有的水凝胶材料断裂的应力较低，拉伸强度不高，力学性能较差技术问题，目的在于提供一种水凝胶纤维材料及其制备方法，得到了一种质地柔韧、拉伸强度高的水凝胶纤维材料，具有更好的力学性能。
2、本专利技术通过下述技术方案实现。
3、本专利技术的第一个目的是提供一种水凝胶纤维材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、按质量比将水、丙烯酸、丙烯酰胺、明胶、甘油和lap投入具备搅拌及加热功能的反应设备中，将反应设备升温至60~80℃，搅拌原料至得到淡黄色粘稠状溶液，再将其放入超声振动消泡器中，在60~80℃条件下振荡20~40min，得到透明澄清的淡黄色粘稠状溶液，即
5、s2、将pdms投入具备搅拌功能的反应设备中充分混合，再加入二氧化硅，搅拌至混合物呈不会自由流动的状态，得到料液b；
6、s3、将料液a和料液b分别转移到打印挤出装置的点胶针筒中，开始连续挤出，调整挤出时喷头的旋转速度，获得具有不同密度螺旋结构的预成型凝胶材料；其中，所述料液a的点胶针筒连接短点胶针头，所述料液b的点胶针筒连接长点胶针头，从而使料液a比料液b先行流出将长点胶针头完全包裹住；
7、s4、在预成型凝胶材料挤出下落的同时，进行紫外光光照30-60s，使外层明胶材料完全固化；
8、s5、将光照后的凝胶材料置入70~90℃的烘干箱内烘干2~4h，使内层pdms固化；
9、s6、将烘干后的凝胶材料置于纯净水中浸泡5-10min，得到柔软而富有弹性的水凝胶纤维材料。
10、本专利技术在制备水凝胶纤维材料时，通过在明胶材料中加入了甘油，使得在挤出凝胶材料时更加顺畅，更容易挤出形成圆柱条状，避免了产生形状不规则、直径不均匀的凝胶；通过将料液a的点胶针筒连接短点胶针头，将料液b的点胶针筒连接长点胶针头，这样可以使料液a比料液b先行流出，在喷头中相融合，从而使先流出的料液a将长点胶针头（流出料液b）完全包裹住，保障料液a对料液b的充分包裹，从而实现将双螺旋pdms纤维包裹在明胶材料层内部；通过在预成型凝胶材料挤出下落的同时进行紫外光照射使得凝胶材料初步成型，避免了因为料液流淌而造成的凝胶形状不规则、截面积不均匀的问题。
11、作为本专利技术进一步的技术方案，定义了一个无量纲的旋转速率n=rw/v，其中，r为喷嘴内侧的半径，w为角速度、v为喷嘴内侧线速度；在步骤s3连续挤出时，n的调整范围为0-15，旋转持续30-60s。
12、因为打印平台与打印喷头之间的平移速度保持（为3mm/s的速度）不变，而喷头不同的旋转速度会让挤出的凝胶在同一段距离和时间上旋转不同的圈数，由此可以获得在相同的长度内含不同螺旋数量具有双螺旋结构pdms材料的凝胶，通过调整无量纲的旋转速率n为0、5、10、15，分别持续30-60s可获得一定长度预成型的内含不同密度螺旋结构pdms材料的凝胶。
13、作为本专利技术进一步的技术方案，所述料液a中，水、丙烯酸、丙烯酰胺、明胶与甘油的质量比为（4~4.5）:2:2:4:2，所述lap的质量占料液a总质量的0.1~0.15%；所述料液b中，二氧化硅占pdms质量的5~8%。
14、本专利技术的第二个目的是提供一种水凝胶纤维材料，由前述的制备方法制备得到，所述水凝胶纤维材料外层为明胶材料层，所述明胶材料层内部包裹双螺旋pdms纤维，所述双螺旋pdms纤维为圆柱形的双螺旋结构。
15、本专利技术提供的水凝胶纤维材料内部是通过旋转形成的双螺旋pdms纤维，利用明胶材料在外层将其充分包裹，双螺旋结构的pdms纤维能够起到有效的增强增韧的作用，是一种质地柔韧、拉伸强度高的水凝胶纤维材料，相比于现有的水凝胶材料，本专利技术的水凝胶纤维材料具有更好的力学性能；且本专利技术的水凝胶纤维材料中加入了甘油，使得在挤出凝胶材料时更加顺畅，更容易挤出形成圆柱条状，避免了产生形状不规则、直径不均匀的凝胶。
16、本专利技术的第三个目的是提供一种水凝胶纤维材料的打印挤出装置，包括：
17、固定架；
18、电机，连接在固定架上；
19、连接轴，与电机输出端连接；
20、点胶针筒，固定在连接轴上，用于盛装料液；
21、导气机构，固定在连接轴上，用于将压缩空气导入点胶针筒内；
22、点胶针头，通过导管与点胶针筒连接，包括交替布置的长点胶针头和短点胶针头；
23、喷头，与点胶针头出口端连接；
24、所述短点胶针头流出的料液在喷头中相融合，并将长点胶针头完全包裹住。
25、本专利技术的打印挤出装置在工作时，通过气泵将压缩空气传入导气机构，再通过导气机构将压缩空气导入点胶针筒内，点胶针筒的料液受到气体压力而挤出，料液通过点胶针头进入喷头，在喷头内，短点胶针头先流出料液并在喷头中相融合，并将长点胶针头完全包裹住，从而实现将长点胶针头流出料液进行包裹；同时，电机通过连接轴带动喷头旋转，实现将挤出的材料进行螺旋化的操作。
26、作为本专利技术进一步的技术方案，所述导气机构包括进气筒和导气管，所述进气筒固定在连接轴上，所述进气筒侧面开设有进气口，所述导气管上端与进气筒的出气口连通，下端与点胶针筒连通。
27、作为本专利技术进一步的技术方案，所述导气管下端通过通气塞与点胶针筒顶部连接。
28、作为本专利技术进一步的技术方案，所述点胶针筒上端通过针筒固定板与连接轴相连。
29、作为本专利技术进一步的技术方案，还包括针头连接件，所述针头连接件上端通过下联轴器与连接轴固定，所述针头连接件下端与点胶针头连接。
30、作为本专利技术进一步的技术方案，所述针头连接件上开设有定位槽，所述点胶针头卡接在定位槽内，所述针头连接件中部开设有与点胶针头数量相同的针头通道，所述针头通道与下方的喷头连通。
31、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1.本专利技术提供的水凝胶纤维材料内部是通过旋转形成的双螺旋pdms纤维，利用明胶材料在外层将其充分包裹，双螺旋结构的pdms纤维能够起到有效的增强增韧的作用，是一种质地柔韧、拉伸强度高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，定义了一个无量纲的旋转速率n=Rw/v，其中，R为喷嘴内侧的半径，w为角速度、v为喷嘴内侧线速度；在步骤S3连续挤出时，n的调整范围为0-15，旋转持续30-60s。
3.根据权利要求1所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，所述料液A中，水、丙烯酸、丙烯酰胺、明胶与甘油的质量比为（4~4.5）:2:2:4:2，所述LAP的质量占料液A总质量的0.1~0.15%；所述料液B中，二氧化硅占PDMS质量的5~8%。
4.根据权利要求1所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，所述打印挤出装置包括：
5.根据权利要求4所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，所述导气机构包括进气筒(5)和导气管(6)，所述进气筒(5)固定在连接轴(4)上，所述进气筒(5)侧面开设有进气口(501)，所述导气管(6)上端与进气筒(5)的出气口连通，下端与点胶针筒(9)连通。
6.根据权利要求5所述的
7.根据权利要求4所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，所述点胶针筒(9)上端通过针筒固定板(7)与连接轴(4)相连。
8.根据权利要求4所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，还包括针头连接件(12)，所述针头连接件(12)上端通过下联轴器(14)与连接轴(4)固定，所述针头连接件(12)下端与点胶针头(11)连接。
9.根据权利要求8所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，所述针头连接件(12)上开设有定位槽(121)，所述点胶针头(11)卡接在定位槽(121)内，所述针头连接件(12)中部开设有与点胶针头(11)数量相同的针头通道(122)，所述针头通道(122)与下方的喷头(13)连通。
10.一种水凝胶纤维材料，其特征在于，由权利要求1~9任一项所述的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，定义了一个无量纲的旋转速率n=rw/v，其中，r为喷嘴内侧的半径，w为角速度、v为喷嘴内侧线速度；在步骤s3连续挤出时，n的调整范围为0-15，旋转持续30-60s。
3.根据权利要求1所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，所述料液a中，水、丙烯酸、丙烯酰胺、明胶与甘油的质量比为（4~4.5）:2:2:4:2，所述lap的质量占料液a总质量的0.1~0.15%；所述料液b中，二氧化硅占pdms质量的5~8%。
4.根据权利要求1所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，所述打印挤出装置包括：
5.根据权利要求4所述的一种水凝胶纤维材料的制备方法，其特征在于，所述导气机构包括进气筒(5)和导气管(6)，所述进气筒(5)固定在连接轴(4)上，所述进气筒(5)侧面开设有进气口(501)，所述导气管(6)上端与进气筒(5)的出气口连通，下...
【专利技术属性】
技术研发人员：陵廷贤，周菁郡，聂敏，佘宇翔，周宗科，黄纪刚，查湘军，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：
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