本發(fā)明涉及一種雙物理交聯(lián)的自修復(fù)水凝膠及其制備方法，屬于功能高分子材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

水凝膠是一種結(jié)構(gòu)空隙中充滿了介質(zhì)水的具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特殊功能材料。它與生物體軟組織在結(jié)構(gòu)與性能上有很多相似之處。其具有很強(qiáng)的保水能力，即使在受壓的情況下也不易失水，在園林工藝、生理衛(wèi)生、醫(yī)藥、人工組織、石油化工、日用品等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

受生物組織在損傷后可自行修復(fù)的啟發(fā)，自修復(fù)水凝膠應(yīng)運(yùn)而生。通過引入可逆的氫鍵、疏水相互作用、主客體相互作用、π-π堆集、離子鍵或者動態(tài)可逆化學(xué)鍵的方法，賦予了水凝膠自修復(fù)的功能，其大大拓寬了水凝膠的潛在應(yīng)用前景。但是，由于絕大多數(shù)自修復(fù)水凝膠的力學(xué)性能差，限制了其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。采用雙重物理交聯(lián)得到水凝膠，既能提高其機(jī)械強(qiáng)度，又不影響它的自修復(fù)性能，拓寬了自修復(fù)水凝膠的應(yīng)用。

本發(fā)明利用蒙脫土的物理吸附作用及疏水作用實(shí)現(xiàn)雙物理交聯(lián)，以丙烯酰胺(AM)、疏水單體甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)位主要原料，共聚復(fù)合水凝膠。本發(fā)明原料廉價易得，制備過程簡單；本發(fā)明制備得到的自修復(fù)凝膠在醫(yī)療縫合、工業(yè)密封和自修復(fù)彈性體等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種簡單的雙物理交聯(lián)制備自修復(fù)凝膠的制備方法，使所得凝膠具有良好的自修復(fù)性能和機(jī)械性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種雙重物理交聯(lián)的自修復(fù)水凝膠，其包括以下原料：丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、鈉基蒙脫土(MMT)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、水、過硫酸鉀。

優(yōu)選的各原料重量配比為：AM 155～183份，SMA 17～45份，MMT 0～36份，SDBS 26份，過硫酸鉀1份，水666份。

一種雙重物理交聯(lián)的自修復(fù)水凝膠的制備方法，其包括以下步驟：

步驟1.將取一定份數(shù)的鈉基蒙脫土分散于水溶液中，超聲3h，室溫下攪拌12h，再投入一定份數(shù)的丙烯酰胺(AM)室溫下攪拌12h，得到蒙脫土-丙烯酰胺水溶液。

步驟2.向步驟1得到的蒙脫土-丙烯酰胺水溶液中加入一定份數(shù)的十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)，35℃條件下攪拌5h，得到反應(yīng)的前驅(qū)液。

步驟3.向步驟(2)得到的前驅(qū)液加入一定份數(shù)的過硫酸鉀并攪拌30min，隨后倒入圓柱體模具，50℃條件下反應(yīng)12h即可得到所述的雙物理交聯(lián)的自修復(fù)水凝膠。

本發(fā)明的雙物理交聯(lián)的自修復(fù)水凝膠的有益效果：

本發(fā)明提出的制備方法簡單易行，反應(yīng)條件溫和，原料成本低。本發(fā)明使用提出的方法成功合成了雙物理交聯(lián)的自修復(fù)水凝膠，其機(jī)械強(qiáng)度提高到0.23MPa。利用物理作用的可逆性，使水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞后，通過疏水區(qū)重組及MMT和丙烯酰胺物理吸附重新產(chǎn)生使得水凝膠具有良好的自修復(fù)性能。

附圖說明

圖1 HPAAm/MMT凝膠的自修復(fù)、拉伸及彎曲照片

圖2 HPAAm/MMT凝膠起始和修復(fù)后的拉伸曲線

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

將0.79g十二烷基苯磺酸鈉、0.52g甲基丙烯酸十八烷基酯和5.48g丙烯酰胺至于20g水中，35℃條件下攪拌5h至溶解，得到反應(yīng)的前驅(qū)液。向前驅(qū)液加入0.03g過硫酸鉀并攪拌30min，隨后倒入圓柱體模具，50℃條件下反應(yīng)12h即可得到單物理交聯(lián)的水凝膠。

對本實(shí)施例所得樣品做自修復(fù)測試：

所制備的圓柱體凝膠在用刀切成兩段，得到的兩段凝膠斷面接觸置于圓柱體模具中，60℃下修復(fù)5h，然后用拉伸機(jī)對其修復(fù)前后的拉伸強(qiáng)度進(jìn)行對比，計算其修復(fù)效率。

實(shí)施例二

將0.18g鈉基蒙脫土分散于20g水中，超聲3h，室溫下攪拌12h，再投入5.48g丙烯酰胺室溫下攪拌12h，得到蒙脫土-丙烯酰胺水溶液。向上述水溶液中加入0.79g十二烷基苯磺酸鈉和0.52g甲基丙烯酸十八烷基酯，35℃條件下攪拌5h，得到反應(yīng)的前驅(qū)液。再將0.03g過硫酸鉀加入前驅(qū)液，并攪拌30min，隨后倒入圓柱體模具，50℃條件下反應(yīng)12h即可得到所述的雙物理交聯(lián)的自修復(fù)水凝膠。

對本實(shí)施例所得樣品做自修復(fù)測試方法與實(shí)施例一相同。

實(shí)施例三

將0.36g鈉基蒙脫土分散于20g水中，超聲3h，室溫下攪拌12h，再投入5.48g丙烯酰胺室溫下攪拌12h，得到蒙脫土-丙烯酰胺水溶液。向上述水溶液中加入0.79g十二烷基苯磺酸鈉和0.52g甲基丙烯酸十八烷基酯，35℃條件下攪拌5h，得到反應(yīng)的前驅(qū)液。再將0.03g過硫酸鉀加入前驅(qū)液，并攪拌30min，隨后倒入圓柱體模具，50℃條件下反應(yīng)12h即可得到所述的雙物理交聯(lián)的自修復(fù)水凝膠。

本實(shí)施例的雙重物理交聯(lián)自修復(fù)水凝膠的制備方法與實(shí)施例二的制備方法相同。