本發(fā)明涉及水凝膠材料，特別是涉及一種基于空間限域效應(yīng)的自生長(zhǎng)水凝膠制備方法及水凝膠。

背景技術(shù)：

1、水凝膠是一種具有高含水量的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料，因其獨(dú)特的物理和化學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境工程、農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。隨著水凝膠在力學(xué)性能上的不斷提升，科研人員開始探索其智能化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)更多功能性應(yīng)用。

2、目前，自生長(zhǎng)水凝膠是一類能夠在特定環(huán)境條件下，依靠分子間的自組裝和自交聯(lián)機(jī)制自動(dòng)生長(zhǎng)和形成的水凝膠材料。但是，相關(guān)技術(shù)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水凝膠自生長(zhǎng)過程的精確控制，導(dǎo)致水凝膠自生長(zhǎng)方向可控性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于空間限域效應(yīng)的自生長(zhǎng)水凝膠制備方法及水凝膠，至少解決相關(guān)技術(shù)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水凝膠自生長(zhǎng)過程精確控制，導(dǎo)致水凝膠自生長(zhǎng)方向可控性較差的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種基于空間限域效應(yīng)的自生長(zhǎng)水凝膠制備方法，包括：

3、構(gòu)建用于水凝膠自生長(zhǎng)的混合反應(yīng)系統(tǒng)，所述混合反應(yīng)系統(tǒng)包括自下而上依次設(shè)置的第一空間限域網(wǎng)絡(luò)、自由基引發(fā)劑層和第二空間限域網(wǎng)絡(luò)，所述第一空間限域網(wǎng)絡(luò)和所述第二空間限域網(wǎng)絡(luò)均為含水凝膠自生長(zhǎng)單體的聚乙烯醇化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所述自由基引發(fā)劑層包括與所述水凝膠自生長(zhǎng)單體相適配的自由基引發(fā)劑；

4、在恒溫條件下對(duì)所述混合反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng)，基于所述混合反應(yīng)系統(tǒng)中的所述第一空間限域網(wǎng)絡(luò)和所述第二空間限域網(wǎng)絡(luò)的空間限域效應(yīng)，使所述水凝膠自生長(zhǎng)單體在所述自由基引發(fā)劑的作用下通過自生長(zhǎng)的方式形成水凝膠。

5、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種水凝膠，所述水凝膠根據(jù)第一方面所述的基于空間限域效應(yīng)的自生長(zhǎng)水凝膠制備方法制備得到。

6、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提供的基于空間限域效應(yīng)的自生長(zhǎng)水凝膠制備方法，通過構(gòu)建混合反應(yīng)系統(tǒng)能夠控制水凝膠的自生長(zhǎng)方向。具體地，上述反應(yīng)系統(tǒng)包括自下而上依次層疊設(shè)置的第一空間限域網(wǎng)絡(luò)、自由基引發(fā)劑層和第二空間限域網(wǎng)絡(luò)。一方面，基于空間限域效應(yīng)，包埋在第一空間限域網(wǎng)絡(luò)以及第二空間限域網(wǎng)絡(luò)中的水凝膠自生長(zhǎng)單體在自由基引發(fā)劑的作用下可以進(jìn)行方向可控的自生長(zhǎng)反應(yīng)。另一方面，聚乙烯醇化學(xué)交聯(lián)空間限域網(wǎng)絡(luò)與自生長(zhǎng)水凝膠網(wǎng)絡(luò)形成了雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了水凝膠的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?；谏鲜龇椒ǎ每臻g限域效應(yīng)構(gòu)建有效的自生長(zhǎng)混合反應(yīng)系統(tǒng)既實(shí)現(xiàn)了水凝膠自生長(zhǎng)方向的可控性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中水凝膠自生長(zhǎng)方向不可控的問題，又提高了水凝膠的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為智能化水凝膠的制備提供了新的解決方案。

7、本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在以下附圖和描述中提出，以使本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)更加簡(jiǎn)明易懂。

技術(shù)特征：

1.一種基于空間限域效應(yīng)的自生長(zhǎng)水凝膠制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建用于水凝膠自生長(zhǎng)的混合反應(yīng)系統(tǒng)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述通過化學(xué)交聯(lián)機(jī)理，基于聚乙烯醇和所述水凝膠自生長(zhǎng)單體構(gòu)建所述第一空間限域網(wǎng)絡(luò)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述自由基引發(fā)劑層上，通過化學(xué)交聯(lián)機(jī)理，基于聚乙烯醇和所述水凝膠自生長(zhǎng)單體構(gòu)建所述第二空間限域網(wǎng)絡(luò)，包括：

5.?根據(jù)權(quán)利要求3或4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述交聯(lián)劑為體積分?jǐn)?shù)為50%的戊二醛，添加量為所述第一混合溶液或所述第二混合溶液體積的1‰?～?1%；

6.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量為89000~98000、85000~124000或146000~186000，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?wt.%~20?wt.%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自生長(zhǎng)單體為乙烯基單體或丙烯酸酯單體；

8.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自由基引發(fā)劑為金屬鎵顆?；蛞簯B(tài)金屬鎵銦合金，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2?wt.%~50?wt.%。

9.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒溫條件為溫度范圍為20?℃~70?℃的恒溫環(huán)境。

10.一種水凝膠，所述水凝膠根據(jù)權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的基于空間限域效應(yīng)的自生長(zhǎng)水凝膠制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于空間限域效應(yīng)的自生長(zhǎng)水凝膠制備方法及水凝膠。該方法包括：構(gòu)建用于水凝膠自生長(zhǎng)的混合反應(yīng)系統(tǒng)，混合反應(yīng)系統(tǒng)包括自下而上依次設(shè)置的第一空間限域網(wǎng)絡(luò)、自由基引發(fā)劑層和第二空間限域網(wǎng)絡(luò)，第一空間限域網(wǎng)絡(luò)和第二空間限域網(wǎng)絡(luò)均為含水凝膠自生長(zhǎng)單體的聚乙烯醇化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，自由基引發(fā)劑層包括與水凝膠自生長(zhǎng)單體相適配的自由基引發(fā)劑；在恒溫條件下對(duì)混合反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng)，基于混合反應(yīng)系統(tǒng)中的第一空間限域網(wǎng)絡(luò)和第二空間限域網(wǎng)絡(luò)的空間限域效應(yīng)，使水凝膠自生長(zhǎng)單體在自由基引發(fā)劑的作用下通過自生長(zhǎng)的方式形成水凝膠。基于上述方法，既實(shí)現(xiàn)了水凝膠自生長(zhǎng)方向的可控性，又提高了水凝膠的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：漸南南,張凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21