本发明涉及水凝胶领域，具体涉及一种高强度双网络水凝胶，属于高分子材料领域。
背景技术：
高分子水凝胶是一种三维网状聚合物，分子链之间存在物理或化学交联，不溶于水，在水中溶胀且保持一定的形状，内部含水量很高的高分子材料。高分子水凝胶的内部含有亲水性的基团，将水分子以结合水的形式束缚在凝胶的内部。高分子水凝胶具有含水率高、柔软、摩擦系数低等特点，与生物体的生物相容性较好，高分子水凝胶广泛的应用于角膜接触棱镜、药物缓释载体、细胞支架和人造器官等方面。然而，传统的高分子凝胶具有机械强度较差，限制了高分子水凝胶的应用。目前改善高分子水凝胶的力学性能的方法主要有互传网络水凝胶、拓扑结构水凝胶、双网络水凝胶和纳米复合水凝胶。其中双网络水凝胶的力学性能较好，设计性较强，研究较为广泛。受到外力作用时，双网络水凝胶的第一层刚性网络首先发生断裂，为双网络水凝胶提供较高的模量，第二层柔性网络在受力过程中则起到分散应力，吸收能力的作用，使双网络水凝胶能够承受较大的型变量和应力。本发明提供了一种高强度双网络水凝胶，所述高强度双网络水凝胶的第一层网络采用纳米复合水凝胶的制备原理制备高强度聚合物；第二层网络为低交联度的柔性链的中性聚合物。采用紫外光辐照引发制备复合纳米粉体的双网络水凝胶。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高强度双网络水凝胶的制备方法，通过紫外光辐照引发制备，其中第一网络为纳米粉体复合的高强度聚合物，第二网络为低交联度的柔性链的中性聚合物。所述高强度双网络水凝胶受到外力作用时，第一层刚性网络首先发生断裂，为双网络水凝胶提供较高的模量，第二层柔性网络在受力过程中则起到分散应力，吸收能力的作用，使双网络水凝胶能够承受较大的型变量和应力。
本发明通过以下方案实现，所述高强度双网络水凝胶的制备主要有以下步骤：
步骤a，将第一网络单体或者第一网络单体与壳聚糖、交联剂、纳米粉体在去离子水中搅拌均匀，然后迅速加入引发剂搅拌均匀，配制成固含量为15%-25%的溶液，然后倒入模具中在2000w紫外光下辐照35s-120s，纳米粉体是第一网络单体总量的3%-20%，交联剂的含量为第一网络单体总量的2%-10%引发剂的含量为第一网络单体总量的0.2%-2.5%；
步骤b，将质量为第一网络单体20-30倍的第二网络单体与引发剂、交联剂在去离子水中配制成固含量为3%-20%的溶液，其中引发剂的含量为第二网络单体总量的0.2%-2.5%，交联剂为0.3%-5%；然后将步骤a中制备的产物放在该溶液中浸泡8-20h，然后倒入模具中在2000w紫外光下辐照20s-60s，制备得到双网络水凝胶。
所述步骤a中第一网络单体包括2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸β羟乙酯、对苯乙烯磺酸钠、透明质酸中的一种。
所述引发剂为水溶性光引发剂，主要为安息香醚衍生物、苯乙酮衍生物，包括α-酮戊二酸、2-羟基-2-甲基-1-苯基酮、安息香双甲醚中的一种。
所述步骤b中的第二网络单体包括n,n-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、n-乙烯己内酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇单甲基丙烯酸酯或聚乙二醇单丙烯酸酯中的一种。
所述步骤a中的纳米粉体包括纳米粘土、蒙脱土、碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的一种。
本发明的优点在于，一种高强度双网络水凝胶制备方法采用两步制备方法，用紫外光辐照引发反应，操作简单。一种高强度双网络水凝胶的第一网络为纳米粉体复合的高强度聚合物，为双网络水凝胶提供较高的模量；第二网络为低交联度的柔性链的中性聚合物，第二柔性网络在受力过程中则起到分散应力，吸收能力的作用，使双网络水凝胶能够承受较大的型变量和应力。
附图说明
无。
具体实施方式
实施例1：
在50ml的烧杯中加入1.4g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.07g蒙脱土和0.07gn,n'-亚甲基双丙烯酰胺在去离子水中搅拌均匀，然后加入7mg安息香双甲醚继续搅拌均匀，配制成固含量为15%的溶液，然后倒入模具中在2000w紫外光下辐照50s得到产物1；28g的丙烯酰胺与0.084gn,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.14g安息香双甲醚引发剂在去离子水中配制成固含量为15%的溶液2；然后将产物1放在溶液2中溶胀8h，然后在2000w紫外光下辐照20s-60s，制备得到双网络水凝胶。
本实施例制备得到的水凝胶，拉伸强度为0.65mpa；压缩形变率为90%时，压缩应力为21.5mpa。
实施例2：
在50ml的烧杯中加入1.4g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.07g碳纳米管和0.07gn,n'-亚甲基双丙烯酰胺在去离子水中搅拌均匀，然后加入7mg安息香双甲醚继续搅拌均匀，配制成固含量为15%的溶液，然后倒入模具中在2000w紫外光下辐照50s得到产物1；28g的丙烯酰胺与0.084gn,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.14g安息香双甲醚引发剂在去离子水中配制成固含量为15%的溶液2；然后将产物1放在溶液2中溶胀8h，然后在2000w紫外光下辐照20s-60s，制备得到双网络水凝胶。
本实施例制备得到的水凝胶，拉伸强度为0.87mpa；压缩形变率为90%时，压缩应力为24.1mpa。
实施例3：
在50ml的烧杯中加入0.14g的壳聚糖、1.4g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.07g纳米二氧化硅和0.07gn,n'-亚甲基双丙烯酰胺在去离子水中搅拌均匀，然后加入7mg的α-酮戊二酸继续搅拌均匀，配制成固含量为15%的溶液，然后倒入模具中在2000w紫外光下辐照50s得到产物1；28g的丙烯酰胺与0.084gn,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.14g安息香双甲醚引发剂在去离子水中配制成固含量为15%的溶液2；然后将产物1放在溶液2中溶胀8h，然后在2000w紫外光下辐照20s-60s，制备得到双网络水凝胶。
本实施例制备得到的水凝胶，拉伸强度为0.56mpa；压缩形变率为90%时，压缩应力为18.6mpa。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。