一种改性后的高性能水凝胶材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及水凝胶技术领域，具体为一种改性后的高性能水凝胶材料及其制备方法。


背景技术：

2.水凝胶(hydrogel)是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解，由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关，交联度越高，吸水量越低，这一特性很像一种软组织，水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99％，凝胶的聚集态既非完全的固体也非完全的液体，固体的行为是一定条件下可维持一定的形状与体积，液体行为是溶质可以从水凝胶中扩散或渗透。
3.目前人工合成的水凝胶通常存在凝胶强度低、韧性差和吸水速度慢等缺点，以及无法保证水凝胶的保水性的问题，从而极容易无法满足使用的要求。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性后的高性能水凝胶材料及其制备方法，解决了人工合成的水凝胶强度低、韧性差和吸水速度慢等缺点，以及无法保证水凝胶的保水性的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种改性后的高性能水凝胶材料，包括以下重量份原料：水40-55份、氢氧化钠10-15份、丙烯酸25-35份、玉米淀粉10-25份、丙烯酰胺10-15份、碳酸钙5-15份、引发剂5-15份、过硫酸铵2-8份、交联剂5-10份、聚谷氨酸5-15份、聚乙二醇3-8份、氯化钠5-10份、硫酸铵20-35份、苯扎溴铵2-6份和甘油3-6份。
6.优选的，所述交联剂为三羟甲基丙烷，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
7.优选的，一种改性后的高性能水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
8.s1.预处理
9.将全部的氢氧化钠加入任意一种容器中，随后依次加入1/4的水和全部的丙烯酸，使氢氧化钠溶于水中浸泡1-3h后取出备用；
10.s2.水凝胶液体制备
11.取全部的玉米淀粉、氢氧化钠、丙烯酰胺、碳酸钙和过硫酸铵依次加入反应釜中，随后加入1/4的水，并将反应釜加热至80℃以下，同时以500-1500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌15-35min后停止搅拌并停止加热，随后对反应釜内持续反应25-60min后不取出，并加入全部的引发剂，并以100-150r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌1-3min后停止搅拌，最后持续反应35-75min后取出备用；
12.s3.组合物制备
13.取全部的聚谷氨酸、聚乙二醇和氯化钠依次加入反应釜中，随后再加入1/4的水，
同时以800-1600r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续并恒温搅拌25-45min后停止搅拌，最后再以恒温状态下反应15-45min后取出备用；
14.s4.药液融合
15.将s2和s3最终获取的依次加入反应釜中，随后再将全部的苯扎溴铵加入反应釜中，然后以1500-2500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌45-60min后停止搅拌；再将全部的甘油和交联剂依次加入反应釜中，然后以500-1500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌15-35min后停止搅拌，最后再对反应釜内加热至35-65℃，并持续反应65-95min后即可获得混合融合后的药液，并取出备用；
16.s5.药液定型制备
17.将s4最终融合的药液倒入定型模具中，并恒温干燥，直至药液定型即可获得水凝胶；
18.s6.浸泡液制备
19.取全部的硫酸铵和剩余的1/4的水依次加入反应釜中，同时以500-1000r/min的转速进行搅拌，持续搅拌5-15min后即可获得浸泡液，并取出备用；
20.s7.水凝胶浸泡
21.将s6中最终获取的浸泡液倒入任意一个容器中，随后将s5最终所获取的水凝胶缓慢的加入浸泡液中，然后在浸泡液中，持续恒温浸泡5-15min后取出；
22.s8.最终制备
23.将s7中浸泡后的水凝胶放入干燥设备内，以45-55℃对浸泡后的水凝胶干燥，持续干燥15-35min后取出，随后再将干燥后的水凝胶放入消毒设备内，持续消毒杀菌15-30min后即可获得干净的水凝胶。
24.本发明提供了一种改性后的高性能水凝胶材料及其制备方法。具备以下有益效果：
25.本发明通过玉米淀粉、氢氧化钠、丙烯酰胺、碳酸钙和过硫酸铵作为水凝胶的起始原料，不仅制作简单、产品无毒，且可生物降解和应用较为广阔，通过聚谷氨酸配合上述的原料，可提升水凝胶的保水性，并且具有一定的抗氧化功能，通过聚乙二醇溶于水凝胶中，可避免细菌滋生，可起到一个抗菌的效果，而且聚乙二醇也具有较好的保湿性能，通过氯化钠溶于水凝胶中，可避免水凝胶中的水分流失，可有效地增加水凝胶的保水性，通过硫酸铵和水制成的浸泡液，使制作后的水凝胶浸泡其中，可提升水凝胶的强度，使得水凝胶具有一定的强度。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例一：
28.本发明实施例提供一种改性后的高性能水凝胶材料，包括以下重量份原料：水55份、氢氧化钠15份、丙烯酸35份、玉米淀粉25份、丙烯酰胺15份、碳酸钙15份、引发剂15份、过
硫酸铵8份、交联剂10份、聚谷氨酸15份、聚乙二醇8份、氯化钠10份、硫酸铵35份、苯扎溴铵6份和甘油6份。
29.交联剂为三羟甲基丙烷，引发剂为偶氮二异丁腈。
30.一种改性后的高性能水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
31.s1.预处理
32.将全部的氢氧化钠加入任意一种容器中，随后依次加入1/4的水和全部的丙烯酸，使氢氧化钠溶于水中浸泡3h后取出备用；
33.s2.水凝胶液体制备
34.取全部的玉米淀粉、氢氧化钠、丙烯酰胺、碳酸钙和过硫酸铵依次加入反应釜中，随后加入1/4的水，并将反应釜加热至80℃以下，同时以500-1500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌35min后停止搅拌并停止加热，随后对反应釜内持续反应60min后不取出，并加入全部的引发剂，并以150r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌3min后停止搅拌，最后持续反应75min后取出备用；
35.s3.组合物制备
36.取全部的聚谷氨酸、聚乙二醇和氯化钠依次加入反应釜中，随后再加入1/4的水，同时以1600r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续并恒温搅拌45min后停止搅拌，最后再以恒温状态下反应45min后取出备用；
37.s4.药液融合
38.将s2和s3最终获取的依次加入反应釜中，随后再将全部的苯扎溴铵加入反应釜中，然后以2500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌60min后停止搅拌；再将全部的甘油和交联剂依次加入反应釜中，然后以1500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌35min后停止搅拌，最后再对反应釜内加热至65℃，并持续反应95min后即可获得混合融合后的药液，并取出备用；
39.s5.药液定型制备
40.将s4最终融合的药液倒入定型模具中，并恒温干燥，直至药液定型即可获得水凝胶；
41.s6.浸泡液制备
42.取全部的硫酸铵和剩余的1/4的水依次加入反应釜中，同时以1000r/min的转速进行搅拌，持续搅拌15min后即可获得浸泡液，并取出备用；
43.s7.水凝胶浸泡
44.将s6中最终获取的浸泡液倒入任意一个容器中，随后将s5最终所获取的水凝胶缓慢的加入浸泡液中，然后在浸泡液中，持续恒温浸泡15min后取出；
45.s8.最终制备
46.将s7中浸泡后的水凝胶放入干燥设备内，以55℃对浸泡后的水凝胶干燥，持续干燥35min后取出，随后再将干燥后的水凝胶放入消毒设备内，持续消毒杀菌30min后即可获得干净的水凝胶；通过玉米淀粉、氢氧化钠、丙烯酰胺、碳酸钙和过硫酸铵作为水凝胶的起始原料，不仅制作简单、产品无毒，且可生物降解和应用较为广阔，通过聚谷氨酸配合上述的原料，可提升水凝胶的保水性，并且具有一定的抗氧化功能，通过聚乙二醇溶于水凝胶中，可避免细菌滋生，可起到一个抗菌的效果，而且聚乙二醇也具有较好的保湿性能，通过
氯化钠溶于水凝胶中，可避免水凝胶中的水分流失，可有效地增加水凝胶的保水性，通过硫酸铵和水制成的浸泡液，使制作后的水凝胶浸泡其中，可提升水凝胶的强度，使得水凝胶具有一定的强度。
47.实施例二：
48.本发明实施例提供一种改性后的高性能水凝胶材料，包括以下重量份原料：水40份、氢氧化钠10份、丙烯酸25份、玉米淀粉10份、丙烯酰胺10份、碳酸钙5份、引发剂5份、过硫酸铵2份、交联剂5-10份、聚谷氨酸5份、聚乙二醇3份、氯化钠5份、硫酸铵20份、苯扎溴铵2份和甘油3份。
49.交联剂为三羟甲基丙烷，引发剂为偶氮二异丁腈。
50.一种改性后的高性能水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
51.s1.预处理
52.将全部的氢氧化钠加入任意一种容器中，随后依次加入1/4的水和全部的丙烯酸，使氢氧化钠溶于水中浸泡1h后取出备用；
53.s2.水凝胶液体制备
54.取全部的玉米淀粉、氢氧化钠、丙烯酰胺、碳酸钙和过硫酸铵依次加入反应釜中，随后加入1/4的水，并将反应釜加热至80℃以下，同时以500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌15min后停止搅拌并停止加热，随后对反应釜内持续反应25min后不取出，并加入全部的引发剂，并以100r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌1min后停止搅拌，最后持续反应35min后取出备用；
55.s3.组合物制备
56.取全部的聚谷氨酸、聚乙二醇和氯化钠依次加入反应釜中，随后再加入1/4的水，同时以800r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续并恒温搅拌25min后停止搅拌，最后再以恒温状态下反应15min后取出备用；
57.s4.药液融合
58.将s2和s3最终获取的依次加入反应釜中，随后再将全部的苯扎溴铵加入反应釜中，然后以1500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌45min后停止搅拌；再将全部的甘油和交联剂依次加入反应釜中，然后以500r/min的转速对反应釜内进行搅拌，持续搅拌15min后停止搅拌，最后再对反应釜内加热至35℃，并持续反应65min后即可获得混合融合后的药液，并取出备用；
59.s5.药液定型制备
60.将s4最终融合的药液倒入定型模具中，并恒温干燥，直至药液定型即可获得水凝胶；
61.s6.浸泡液制备
62.取全部的硫酸铵和剩余的1/4的水依次加入反应釜中，同时以500r/min的转速进行搅拌，持续搅拌5min后即可获得浸泡液，并取出备用；
63.s7.水凝胶浸泡
64.将s6中最终获取的浸泡液倒入任意一个容器中，随后将s5最终所获取的水凝胶缓慢的加入浸泡液中，然后在浸泡液中，持续恒温浸泡5min后取出；
65.s8.最终制备
66.将s7中浸泡后的水凝胶放入干燥设备内，以45℃对浸泡后的水凝胶干燥，持续干燥15min后取出，随后再将干燥后的水凝胶放入消毒设备内，持续消毒杀菌15min后即可获得干净的水凝胶；通过玉米淀粉、氢氧化钠、丙烯酰胺、碳酸钙和过硫酸铵作为水凝胶的起始原料，不仅制作简单、产品无毒，且可生物降解和应用较为广阔，通过聚谷氨酸配合上述的原料，可提升水凝胶的保水性，并且具有一定的抗氧化功能，通过聚乙二醇溶于水凝胶中，可避免细菌滋生，可起到一个抗菌的效果，而且聚乙二醇也具有较好的保湿性能，通过氯化钠溶于水凝胶中，可避免水凝胶中的水分流失，可有效地增加水凝胶的保水性，通过硫酸铵和水制成的浸泡液，使制作后的水凝胶浸泡其中，可提升水凝胶的强度，使得水凝胶具有一定的强度。
67.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。