凝胶和水凝胶制造技术

描述了凝胶和含凝胶的材料（包括水凝胶）。可以通过在室温下混合聚丙烯酸(PAA)和一种聚二醇（例如聚四亚甲基醚二醇PTMEG）来制备凝胶，在一些情形，不需要催化剂。所述混合材料可以用于形成软的或硬的材料、薄膜和颗粒。所述混合材料可以结合乙烯基单体并聚合，以形成水凝胶。所述水凝胶具有高的机械强度和高的吸水率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】描述了凝胶和含凝胶的材料（包括水凝胶）。可以通过在室温下混合聚丙烯酸(PAA)和一种聚二醇（例如聚四亚甲基醚二醇PTMEG）来制备凝胶，在一些情形，不需要催化剂。所述混合材料可以用于形成软的或硬的材料、薄膜和颗粒。所述混合材料可以结合乙烯基单体并聚合，以形成水凝胶。所述水凝胶具有高的机械强度和高的吸水率。【专利说明】凝胶和水凝胶交叉引用本申请要求申请日为2010年11月8日的美国临时申请61/411，462和申请日为2010年11月8日的美国临时申请61/412，780的优先权，它们的内容在此引作参考。
技术介绍
具有三维结构的聚合物凝胶和亲水性水凝胶有许多作为基质的重要应用，例如用于生物医药、制药、农业、生物技术和工业复合材料领域。这些聚合物凝胶和水凝胶由于交联具有三维(3D)结构；所述交联的材料可能不溶于有机溶剂和水。聚合物凝胶和水凝胶可以通过单体或多功能单体借助一种或多种催化剂与交联剂聚合制备，聚合有时在高温下进行。这可能导致高的材料成本和加工成本。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种水凝胶，该水凝胶包括带有聚丙烯酸的第一聚合物材料、带有除聚乙二醇外的聚二醇的第二聚合物材料，和一种或多种带有乙烯基的物品。在一个实施例中，所述第一聚合物材料基本上为均聚物。在另一实施例中，所述第二聚合物材料基本上为均聚物。在又一实施例中，所述第一聚合物材料通过氢键连接到所述第二聚合物材料。在又一实施例中，所述聚二醇为聚四亚甲基醚二醇。在又一实施例中，所述带有乙烯基的物品中的至少一个为丙烯酰胺。在又一实施例中，所述带有乙烯基的物品中的至少一个可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯醇、醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙烯酯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲醇、乙烯基硼酸二丁酯、乙烯基甲酰胺、甲基丙烯酸乙烯酯、乙烯基吡啶、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、乙烯基磺酸或乙烯基三甲氧基硅烷。在又一实施例中，所述带有乙烯基的物品 基本上是聚合物。在又一实施例中，所述水凝胶还包括一交联齐U。在又一实施例中，所述交联剂为二(乙二醇基)二乙烯基醚，二(乙基乙二醇)二丙烯酸酯或N，N’ -亚甲基双丙烯酰胺。在又一实施例中，所述带有乙烯基的物品通过共价键连接到所述第一聚合物材料。在又一实施例中，所述水凝胶在一个、两个或50个吸水-脱水循环后基本上不变。在又一实施例中，所述水凝胶的保水容量至少约为所述水凝胶的重量的10倍或50倍。在又一实施例中，所述水凝胶的保水容量至少约为所述水凝胶的重量的10%或20%或100%或1000%。在又一实施例中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比约为1:3或1:6。在又一实施例中，所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。在又一实施例中，所述水凝胶还包括纤维素、明胶和/或黏土。在又一实施例中，所述纤维素包括羟甲基纤维素。在又一实施例中，所述水凝胶的拉伸强度为约lOOOg/cm2 (克/平方厘米)至约4000g/cm2或约2000g/cm2至约3000g/cm2。在又一实施例中，所述水凝胶的冲击强度为约1000g/cm2至约4000g/cm2或约2000g/cm2至约3000g/cm2。在又一实施例中，所述水凝胶还包括肥料、硅土、聚乙烯或聚苯乙烯。在又一实施例中，所述第一聚合物材料的分子量Mw (g/mol)(克/摩尔)为约250，000至约I, 000，000或者在约400，000至600，000之间。在又一实施例中，所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为约650至约2，000或者在约500至1000。根据本专利技术的另一方面，提供一种制备水凝胶的方法，该方法包括在一反应容器提供一带有聚丙烯酸的第一聚合物材料、带有除聚乙二醇外的聚二醇的第二聚合物材料和一种或多种带有乙烯基的物品；混合所述第一聚合物材料、所述第二聚合物材料和所述一种或多种带有乙烯基的物品。在一个实施例中，所述第一聚合物材料基本上为均聚物。在另一实施例中，所述第二聚合物材料基本上为均聚物。在又一实施例中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比约为1:3或1:6。在又一实施例中，对所述第一聚合物材料、所述第二聚合物材料和所述一种或多种带有乙烯基的物品的混合物加热。在又一实施例中，所述第一聚合物材料、所述第二聚合物材料和至少一种所述带有乙烯基的物品在15° C至30° C之间混合。在又一实施例中，所述带有乙烯基的物品中的至少一个是丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯醇、醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙烯酯、乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲醇、乙烯基硼酸二丁酯、乙烯基甲酰胺、甲基丙烯酸乙烯酯、乙烯基吡啶、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、乙烯基磺酸或乙烯基三甲氧基硅烷。在又一实施例中，所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。根据本专利技术的又一方面，提供一种凝胶，该凝胶包括带有聚丙烯酸的第一聚合物材料、带有除聚乙二醇外的聚二醇的第二聚合物材料，其中所述第一聚合物材料通过氢键连接到所述第二聚合物材料。在一个实施例中，所述聚二醇为聚四亚甲基醚二醇。在另一实施例中，所述第一聚合物材料基本上为均聚物。在又一实施例中，所述第二聚合物材料基本上为均聚物。在又一实施例中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比约为1:3或1:6。在又一实施例中，所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为约250，000至约1，000, 000或者在约400，000和600，000之间。在又一实施例中，所述第二聚合物材料的分子量Mw (g/mol)为约650至约2，000或者在约500和1000之间。在又一实施例中，提供一种包括所述凝胶的水凝胶。在又一实施例中，所述水凝胶的保水容量至少约为所述水凝胶的重量的10倍或50倍。在又一实施例`中，所述水凝胶的保水容量至少约为所述水凝胶的重量的10%或20%或100%或1000%。在又一实施例中，所述水凝胶在一个、两个或50个吸水-脱水循环后基本上不变。在又一实施例中，所述水凝胶还包括肥料、硅土、聚乙烯或聚苯乙烯。在又一实施例中，所述水凝胶还包括纤维素、明胶和/或黏土中的一种或多种。在又一实施例中，所述纤维素包括羧甲基纤维素。在又一实施例中，所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。在又一实施例中，所述水凝胶的拉伸强度为约1000g/cm2至约4000g/cm2或约2000g/cm2至约3000g/cm2。在又一实施例中，所述水凝胶的冲击强度为约IOOOg/cm2 至约 4000g/cm2 或约 2000g/cm2 至约 3000g/cm2。根据本专利技术的又一方面，提供一种制备凝胶的方法，该方法包括混合第一聚合物材料和第二聚合物材料，以在所述第一聚合材料和所述第二聚合材料之间引入氢键，其中所述第一聚合材料包括聚丙烯酸，所述第二聚合材料包括除聚乙二醇外的聚二醇。在一个实施例中，所述第一聚合物材料基本上为均聚物。在另一实施例中，所述第二聚合物材料基本上为均聚物。在又一实施例中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料在15° C至30° C之间混合。在又一实施例中，所述凝胶的制备不使用催化剂。在又一实施例中，所述聚二醇为聚四亚甲基醚二醇。在又一实施例中，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比约为1:3或1:6。在又一实施例中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乃宏，迈克尔·C·威廉姆斯，
申请(专利权)人：贸森斯有限公司，
类型：
国别省市：