凝胶和水凝胶转让专利
申请号 : CN201180064079.9
文献号 : CN103429643B
文献日 : 2016-07-06
发明人 : 李乃宏 , 迈克尔·C·威廉姆斯
申请人 : 贸森斯有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种水凝胶,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;
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。
2.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料基本上为均聚物。
3.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料基本上为均聚物。
4.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述聚二醇为聚四亚甲基醚二醇。
5.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述一种或多种带有乙烯基的物品中的至少一个为丙烯酰胺。
6.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述一种或多种带有乙烯基的物品中的至少一个选择由丙烯酸、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、乙烯基磺酸和乙烯基三甲氧基硅烷组成的组。
7.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述一种或多种带有乙烯基的物品中的至少一个基本上是聚合物。
8.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括一交联剂。
9.根据权利要求8的水凝胶,其特征在于,所述交联剂选自由为二(乙二醇基)二乙烯基醚、二(乙基乙二醇)二丙烯酸酯或N,N’-亚甲基双丙烯酰胺组成的组。
10.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述一种或多种带有乙烯基的物品中的至少一个通过共价键连接到所述第一聚合物材料。
11.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶在一个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
12.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶在两个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
13.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶在50个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
14.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的10倍。
15.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的50倍。
16.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的10%。
17.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的20%。
18.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的100%。
19.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的1000%。
20.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:3。
21.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:6。
22.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。
23.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括纤维素、明胶和黏土中的一个或多个。
24.根据权利要求23的水凝胶,其特征在于,所述纤维素包括羧甲基纤维素。
25.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的拉伸强度为1000g/cm2至
4000g/cm2。
26.根据权利要求25的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的拉伸强度为2000g/cm2至2
3000g/cm。
27.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的冲击强度为1000g/cm2至
4000g/cm2。
28.根据权利要求27的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的冲击强度为2000g/cm2至2
3000g/cm。
29.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括肥料。
30.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括硅土。
31.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括聚乙烯。
32.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括聚苯乙烯。
33.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)(克/摩尔)为250,000至1,000,000。
34.根据权利要求33的水凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)(克/摩尔)为400,000至600,000。
35.根据权利要求1的水凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)(克/摩尔)为650至2,000。
36.根据权利要求35的水凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)(克/摩尔)为500至1000。
37.一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,以形成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;
混合所述混合物;
从而通过氢键连接所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料。
38.根据权利要求37的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料基本上为均聚物。
39.根据权利要求37的方法,其特征在于,所述第二聚合物材料基本上为均聚物。
40.根据权利要求37的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:3。
41.根据权利要求37的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:6。
42.根据权利要求37的方法,其特征在于,还包括对所述混合物加热。
43.根据权利要求37的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料、所述第二聚合物材料和所述至少一种带有乙烯基的物品在15℃至30℃之间混合。
44.根据权利要求37的方法,其特征在于,所述至少一种带有乙烯基的物品选自由丙烯酰胺、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、乙烯基磺酸和乙烯基三甲氧基硅烷组成的组。
45.根据权利要求37的方法,其特征在于,所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。
46.一种凝胶,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;和一种或多种带有乙烯基的物品;
其中所述第一聚合物材料氢键连接所述第二聚合物材料。
47.根据权利要求46的凝胶,其特征在于,所述聚二醇为聚四亚甲基醚二醇。
48.根据权利要求46的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料基本上为均聚物。
49.根据权利要求46的凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料基本上为均聚物。
50.根据权利要求46的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:3。
51.根据权利要求46的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:6。
52.根据权利要求46的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
250,000至1,000,000。
53.根据权利要求52的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
400,000至600,000。
54.根据权利要求46的凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
650至2,000。
55.根据权利要求54的凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
500至1000。
56.一种水凝胶,其包括根据权利要求46的凝胶。
57.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的10倍。
58.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的50倍。
59.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的10%。
60.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的20%。
61.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的100%。
62.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的1000%。
63.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶在一个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
64.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶在两个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
65.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶在50个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
66.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括肥料。
67.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括硅土。
68.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括聚乙烯。
69.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括聚苯乙烯。
70.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶还包括纤维素、明胶和/或黏土中的一种或多种。
71.根据权利要求70的水凝胶,其特征在于,所述纤维素包括羧甲基纤维素。
72.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。
73.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的拉伸强度为1000g/cm2至
4000g/cm2。
74.根据权利要求73的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的拉伸强度为2000g/cm2至
3000g/cm2。
75.根据权利要求56的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的冲击强度为1000g/cm2至
4000g/cm2。
76.根据权利要求75的水凝胶,其特征在于,所述水凝胶的冲击强度为2000g/cm2至
3000g/cm2。
77.一种农业耕作方法,该方法包括:
在一块土壤里提供一水凝胶,所述水凝胶包括一通过氢键连接至一第二聚合物材料的一第一聚合物材料,所述水凝胶还包括一种或多种带有乙烯基的物品;
其中所述第一聚合物材料包括聚丙烯酸,所述第二聚合物材料包括除聚乙二醇外的聚二醇。
78.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述第二聚合物材料基本上为聚四亚甲基醚二醇。
79.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料基本上为均聚物。
80.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述第二聚合物材料基本上为均聚物。
81.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶在一个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
82.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶在两个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
83.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶在50个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
84.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的10倍。
85.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的50倍。
86.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的10%。
87.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的20%。
88.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的100%。
89.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的1000%。
90.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:3。
91.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:6。
92.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶还包括一交联剂。
93.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述水凝胶的制备无须催化剂。
94.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
250,000至1,000,000。
95.根据权利要求94的方法,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
400,000至600,000。
96.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
500至2,000。
97.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
650至1,000。
98.根据权利要求77的方法,其特征在于,所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。
99.一种设置为在干旱环境中种植种子的系统,该系统包括:一种子容器,所述种子容器由带有聚丙烯酸的、以氢键连接至一带有除聚乙二醇外的聚二醇的第二聚合物材料的第一聚合物材料和一种或多种带有乙烯基的物品制成;和在所述种子容器内的种子。
100.根据权利要求99的系统,其特征在于,所述聚二醇为聚四亚甲基醚二醇。
101.根据权利要求99的系统,其特征在于,第一聚合物材料基本上为均聚物。
102.根据权利要求99的系统,其特征在于,第二聚合物材料基本上为均聚物。
103.根据权利要求99的系统,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:3。
104.根据权利要求99的系统,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:6。
105.根据权利要求99的系统,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
250,000至1,000,000。
106.根据权利要求105的系统,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为400,000至600,000。
107.根据权利要求99的系统,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为
500至2,000。
108.根据权利要求107的系统,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为650至1,000。
109.一种种植植物的方法,包括一块土壤内提供根据权利要求100的系统。
110.根据权利要求109的方法,其特征在于,所述系统生长的植物包括一叶部,所述叶部与没有种子容器的种子生长的叶部相比质量至少为二倍。
111.根据权利要求109的方法,其特征在于,所述系统生长的植物包括一叶部,所述叶部与没有种子容器的种子生长的叶部相比质量至少为三倍。
112.根据权利要求109的方法,其特征在于,所述系统生长的植物包括一叶部,所述叶部与没有种子容器的种子生长的叶部相比质量至少为五倍。
113.根据权利要求109的方法,其特征在于,所述系统生长的植物包括一叶部,所述叶部与没有种子容器的种子生长的叶部相比质量至少为十倍。
114.根据权利要求109的方法,其特征在于,所述系统生长的植物包括一根部,所述根部与没有种子容器的种子生长的根部相比质量至少为二倍。
115.根据权利要求109的方法,其特征在于,所述系统生长的植物包括一根部,所述根部与没有种子容器的种子生长的根部相比质量至少为三倍。
116.根据权利要求109的方法,其特征在于,所述系统生长的植物包括一根部,所述根部与没有种子容器的种子生长的根部相比质量至少为五倍。
117.根据权利要求109的方法,其特征在于,所述系统生长的植物包括一根部,所述根部与没有种子容器的种子生长的根部相比质量至少为十倍。
118.一块土壤,该土壤包括:
土壤;和
所述土壤内的水凝胶,所述水凝胶由带有聚丙烯酸的、以氢键连接至一带有除聚乙二醇外的聚二醇的第二聚合物材料的第一聚合物材料和一种或多种带有乙烯基的物品制成。
119.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述聚二醇为聚四亚甲基醚二醇。
120.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述第一聚合物材料基本上为均聚物。
121.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述第二聚合物材料基本上为均聚物。
122.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:3。
123.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:6。
124.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw为250,
000至1,000,000。
125.根据权利要求124的土壤,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw为400,
000至600,000。
126.根据权利要求124的土壤,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw为500至
2,000。
127.根据权利要求126的土壤,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw为650至
1,000。
128.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶在一个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
129.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶在两个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
130.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶在50个吸水-脱水循环后质量基本上不变。
131.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的10倍。
132.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的重量的50倍。
133.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的10%。
134.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的20%。
135.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的100%。
136.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶的保水容量至少为所述水凝胶的1000%。
137.根据权利要求118的土壤,其特征在于,所述水凝胶还包括带乙烯基的物品。
138.根据权利要求137的土壤,其特征在于,所述带有乙烯基的物品选自由丙烯酰胺、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、乙烯基磺酸和乙烯基三甲氧基硅烷组成的组。
139.根据权利要求137的土壤,其特征在于,所述带有乙烯基的物品为聚合物。
140.根据权利要求137的土壤,其特征在于,所述带有乙烯基的物品通过共价键连接至所述第一聚合物材料。
141.根据权利要求137的土壤,其特征在于,所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。
142.一种凝胶,所述凝胶包括聚丙烯酸和除聚乙二醇外的聚二醇,其中所述聚丙烯酸通过氢键连接至所述聚二醇。
143.根据权利要求142的凝胶,其特征在于,所述聚二醇为聚四甲基醚二醇。
144.根据权利要求142的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料基本上为均聚物。
145.根据权利要求142的凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料基本上为均聚物。
146.根据权利要求142的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:3。
147.根据权利要求142的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料的重量之比为1:6。
148.根据权利要求142的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为250,000至1,000,000。
149.根据权利要求148的凝胶,其特征在于,所述第一聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为400,000至600,000。
150.根据权利要求142的凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为650至2,000。
151.根据权利要求142的凝胶,其特征在于,所述第二聚合物材料的分子量Mw(g/mol)为500至1,000。
152.一种水凝胶,其包括根据权利要求142的凝胶。
153.一种环境友好的水凝胶,所述水凝胶包括:带有聚丙烯酸第一聚合物材料;
一带有除聚乙二醇外的聚二醇的第二聚合物材料,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料之间有氢键作用;和一种或多种环境友好的聚合物,所述环境友好的聚合物包括一种或多种带有乙烯基的物品。
154.一种制备环境友好的水凝胶的方法,包括:在一反应容器提供带有聚丙烯酸的第一聚合物材料、带有聚二醇的第二聚合物材料和一种或多种环境友好的聚合物,以形成混合物,所述环境友好的聚合物包括一种或多种带有乙烯基的物品;
混合所述混合物;
从而通过氢键连接所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料。
155.一种环境友好的水凝胶,所述水凝胶包括聚丙烯酸均聚物,所述均聚物氢键连接至另一带有环境友好的聚二醇的均聚物;所述水凝胶还包括一种或多种带有乙烯基的物品。
156.一种制备环境友好的水凝胶的方法,该方法包括:混合一聚丙烯酸均聚物和另一带有环境友好的聚二醇的均聚物和一种或多种带有乙烯基的物品;
所述聚丙烯酸均聚物与所述另一均聚物之间形成氢键作用。
157.一种环境友好的水凝胶,所述水凝胶包括带聚丙烯酸的一第一聚合物材料,所述第一聚合物材料通过氢键连接至一带有环境友好的聚二醇的第二聚合物材料;所述水凝胶还包括一种或多种带有乙烯基的物品。
158.提供一种制备环境友好的水凝胶的方法,该方法包括:混合带有聚丙烯酸的第一聚合物材料和一带有环境友好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,以形成一混合物;
混合后所述聚丙烯酸与所述环境友好的聚二醇之间形成氢键作用。
说明书 :
凝胶和水凝胶
背景技术
发明内容
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剂。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
2 2
一实施例中,所述水凝胶的拉伸强度为约1000g/cm(克/平方厘米)至约4000g/cm 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1,000,000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。
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。
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1000g/cm2至约4000g/cm2或约
2000g/cm2至约3000g/cm2。
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,所述凝胶的冲击强度为约1000g/cm2至约4000g/cm2或约2000g/cm2至约
3000g/cm2。
一聚合物材料包括聚丙烯酸,所述第二聚合物材料包括除聚乙二醇外的聚二醇。在一个实
施例中,所述第二聚合物材料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%。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,所述水凝胶还
包括交联剂。在又一实施例中,所述水凝胶无须催化剂制备。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500至约2,000或者在约
650和1000之间。在又一实施例中,所述聚丙烯酸来自回收利用的聚丙烯酸。
接至一第二聚合物材料的第一聚合物材料制成。在一个实施例中,所述第二聚合物材料为
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500至约2,000或者在约650和1000之间。在又
一实施例中,提供一种种植植物的方法,该方法包括在一块土壤里提供一种子,所述种子设置为在干旱环境中生长,所述种子还包括一种子容器和在所述种子容器内的种子,所述种
子容器由带有聚丙烯酸的、以氢键连接至一带聚二醇的第二聚合物材料的第一聚合物材料
制成。在又一实施例中,所述种子生长的植物包括一叶部,所述叶部与没有种子容器的种子生长的叶部相比质量至少为二倍或三倍或五倍或十倍。在又一实施例中,所述种子生长的
植物包括一根部,所述根部与没有种子容器的种子生长的根部相比质量至少为二倍或三倍
或五倍或十倍。
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
500至约2,000或者在约650和1000之间。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,所述水凝胶还包括带乙烯基的物品。在又一实施例中,所述带有乙烯基的物品可以是丙烯酰胺、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,所述带有乙烯基的物品为聚合物。在又一实施例中,所述带有乙烯基的物品共价键连接至所述第一聚合物材料。在又一实施例中,所述聚丙烯酸来
自回收利用的聚丙烯酸。
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500至约2,000或者在约650和1000之间。在又
一实施例中,水凝胶包括一种凝胶,所述凝胶包括聚丙烯酸和除聚乙二醇外的聚二醇,其中所述聚丙烯酸通过氢键连接至所述聚二醇。
一均聚物之间形成氢键作用。
的一第二聚合物材料。
后所述聚丙烯酸与所述环境友好的聚二醇之间形成氢键作用。
所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料之间有氢键作用。
多种环境友好的聚合物,混合所述带有聚丙烯酸的第一聚合物材料、所述带有聚二醇的第
二聚合物材料和所述一种或多种环境友好的聚合物。
以实施本发明,可以对实施例的细节进行改变而不背离本发明的范围。因此,附图和详细描述仅仅是示例性的而不构成具有限定性。
附图说明
中:
具体实施方式
重复子单元。在又一实施例中,聚合物材料可以包括彼此键合的单体子单元。在又一实施例中,聚合物材料可以包括彼此借助共价键键合的单体子单元。
键键合至带有一个或多个单体子单元的第二聚合物材料。在又一实施例中,所述氢键在第
一聚合物材料的氢原子和电负性原子(例如氧、氮、氟)之间形成。
99.5%、或约99.9%、或约99.95%的同一种单体单元的聚合物材料。例如,带聚丙烯酸的材料为基本上均聚物是指该材料的至少80%由丙烯酸单体单元构成。例如,带聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)的聚合物材料为基本上均聚物是指该材料的至少80%由聚四亚甲基醚二醇单体单
元构成。
成的凝胶或水凝胶具有适于这种应用的特性,例如高保水容量。例如,带有聚丙烯酸和聚四亚甲基醚二醇的凝胶对环境友好,长期使用不会导致环境污染。在一些情形,这种凝胶和水凝胶可以在室温或接近室温下容易地形成而无需加热,在一些情形不需要借助催化剂,从
而减小了加工成本并最终减小了可能导致全球变暖的排放。
称作PAA),所述其他单体例如是带乙烯基的单体。
通过氢键连接至所述第二聚合物材料。在又一实施例中,所述第一聚合物材料为线性聚丙
烯酸(“PAA”),所述第二聚合物材料为聚二醇。在又一实施例中,所述第一聚合物材料为PAA,所述第二聚合物材料为聚四亚甲基醚二醇(“PTMEG”)。在一些实施例中,所述凝胶包括一第三聚合物材料。在一个实施例中,所述第三聚合物材料通过氢键连接至所述第二聚合
物材料。在一个实施例中,所述第三聚合物材料通过氢键连接至所述第一聚合物材料。在另一实施例中,所述第三聚合物材料通过氢键连接至所述第一和第二聚合物材料。在又一实
施例中,所述第一聚合物材料为PAA,所述第二聚合物材料为聚二醇,所述第三聚合物材料为聚丙烯酰胺(“PAM”)。在又一实施例中,所述第一聚合物材料为PAA,所述第二聚合物材料为PTMEG,所述第三聚合物材料为聚乙烯醇。在又一实施例中,所述第三聚合物材料通过共价键连接至所述第一聚合物材料。
在一些实施例中,凝胶包括带乙烯基的聚合物(在此也称作带乙烯基的材料)。当带乙烯基的材料为酸时,凝胶可以包括该酸的盐类衍生物。例如,当所述单体为丙烯酸时,凝胶可以包括丙烯酸的钠盐或钾盐,或者聚丙烯酸的钠盐或钾盐。在一些实施例中,带乙烯基的材料通过共价键连接至聚丙烯酸。
PTMEG。在又一实施例中,凝胶包括PAA和PPG。
11、12、13、14、15、16、17、18、19或20的数。在另一实施例中,n大于或等于2。在又一实施例中,n大于或等于3。在又一实施例中,n大于或等于4。在这一情形,所述第二聚合物可以是PTMEG。在又一实施例中,所述凝胶可以包括一第三聚合物材料。在又一实施例中,所述凝胶可以包括聚合物材料之间的氢键作用。
14、15、16、17、18、19或20的数。在另一实施例中,m大于或等于2。在这一情形,所述第二聚合物可以是PTMEG。在又一实施例中,m大于或等于3。在又一实施例中,m大于或等于4。在一个实例中,所述第一聚合物材料可以包括一通过氢键连接至所述第二聚合物材料的聚合物材
料。在一些实例中,所述第一聚合物材料可以包括PAA。在另一实例中,所述凝胶可以包括聚合物材料之间的氢键作用。
末,所述聚二醇在室温下为粘性液体。在另一实施例中,所述混合材料为类似橡胶的固体
(即具有类似于橡胶或类似橡胶的材料的粘度)。在又一实施例中,所述混合材料不能显著地溶于任何溶剂,有机溶剂或水。
冲击强度。在一些实施例中,聚乙烯和包括第一聚合物和第二聚合物的凝胶的混合物呈现
比聚乙烯本身更高的拉伸强度。
合物材料诸如聚丙烯酸和第二聚合物材料诸如一种环境友好的聚二醇制备。这种非毒性的
和可生物降解的水凝胶对环境友好(在此也称作“环境友好的水凝胶”),这是因为它们减小(如果没有消除)有害成分的产生,例如从而减小(如果没有消除)有害成分进入(或泄漏到)水源。在一些实施例中,所述环境友好的聚二醇为聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)。在一些实施例中,所述第一聚合物材料为均聚物。在一些实施例中,所述环境友好的聚二醇为均聚物。
在一些实施例中,所述第一聚合物材料,例如聚丙烯酸,通过氢键连接至所述环境友好的聚二醇。在一些实施例中,所述环境友好的聚二醇不包括聚乙二醇。
乙烯的混合物能呈现比聚乙烯本身更高的拉伸强度。
文会描述环境友好的水凝胶的进一步应用。
之间的氢键连接至所述第二聚合物材料的所述第一聚合物材料。
15.6°C、15.7°C、15.8°C、15.9°C、16.0°C、16.1°C、16.2°C、16.3°C、16.4°C、16.5°C、16.6°C、
16.7°C、16.8°C、16.9°C、17.0°C、17.1°C、17.2°C、17.3°C、17.4°C、17.5°C、17.6°C、17.7°C、
17.8°C、17.9°C、18.0°C、18.1°C、18.2°C、18.3°C、18.4°C、18.5°C、18.6°C、18.7°C、18.8°C、
18.9°C、19.0°C、19.1°C、19.2°C、19.3°C、19.4°C、19.5°C、19.6°C、19.7°C、19.8°C、19.9°C、
20.0°C、20.1°C、20.2°C、20.3°C、20.4°C、20.5°C、20.6°C、20.7°C、20.8°C、20.9°C、21.0°C、
21.1°C、21.2°C、21.3°C、21.4°C、21.5°C、21.6°C、21.7°C、21.8°C、21.9°C、22.0°C、22.1°C、
22.2°C、22.3°C、22.4°C、22.5°C、22.6°C、22.7°C、22.8°C、22.9°C、23.0°C、23.1°C、23.2°C、
23.3°C、23.4°C、23.5°C、23.6°C、23.7°C、23.8°C、23.9°C、24.0°C、24.1°C、24.2°C、24.3°C、
24.4°C、24.5°C、24.6°C、24.7°C、24.8°C、24.9°C、25.0°C、25.1°C、25.2°C、25.3°C、25.4°C、
25.5°C、25.6°C、25.7°C、25.8°C、25.9°C、26.0°C、26.1°C、26.2°C、26.3°C、26.4°C、26.5°C、
26.6°C、26.7°C、26.8°C、26.9°C、27.0°C、27.1°C、27.2°C、27.3°C、27.4°C、27.5°C、27.6°C、
27.7°C、27.8°C、27.9°C、28.0°C、28.1°C、28.2°C、28.3°C、28.4°C、28.5°C、28.6°C、28.7°C、
28.8°C、28.9°C、29.0°C、29.1°C、29.2°C、29.3°C、29.4°C、29.5°C、29.6°C、29.7°C、29.8°C、
29.9°C、30.0°C、31.0°C、31.1°C、31.2°C、31.3°C、31.4°C、31.5°C、31.6°C、31.7°C、31.8°C、
31.9°C、32.0°C、32.1°C、32.2°C、32.3°C、32.4°C、32.5°C、32.6°C、32.7°C、32.8°C、32.9°C、
33.0°C、33.1°C、33.2°C、33.3°C、33.4°C、33.5°C、33.6°C、33.7°C、33.8°C、33.9°C、34.0°C、
34.1°C、34.2°C、34.3°C、34.4°C、34.5°C、34.6°C、34.7°C、34.8°C、34.9°C或35.0°C。
15.3°C、15.4°C、15.5°C、15.6°C、15.7°C、15.8°C、15.9°C、16.0°C、16.1°C、16.2°C、16.3°C、
16.4°C、16.5°C、16.6°C、16.7°C、16.8°C、16.9°C、17.0°C、17.1°C、17.2°C、17.3°C、17.4°C、
17.5°C、17.6°C、17.7°C、17.8°C、17.9°C、18.0°C、18.1°C、18.2°C、18.3°C、18.4°C、18.5°C、
18.6°C、18.7°C、18.8°C、18.9°C、19.0°C、19.1°C、19.2°C、19.3°C、19.4°C、19.5°C、19.6°C、
19.7°C、19.8°C、19.9°C、20.0°C、20.1°C、20.2°C、20.3°C、20.4°C、20.5°C、20.6°C、20.7°C、
20.8°C、20.9°C、21.0°C、21.1°C、21.2°C、21.3°C、21.4°C、21.5°C、21.6°C、21.7°C、21.8°C、
21.9°C、22.0°C、22.1°C、22.2°C、22.3°C、22.4°C、22.5°C、22.6°C、22.7°C、22.8°C、22.9°C、
23.0°C、23.1°C、23.2°C、23.3°C、23.4°C、23.5°C、23.6°C、23.7°C、23.8°C、23.9°C、24.0°C、
24.1°C、24.2°C、24.3°C、24.4°C、24.5°C、24.6°C、24.7°C、24.8°C、24.9°C、25.0°C、25.1°C、
25.2°C、25.3°C、25.4°C、25.5°C、25.6°C、25.7°C、25.8°C、25.9°C、26.0°C、26.1°C、26.2°C、
26.3°C、26.4°C、26.5°C、26.6°C、26.7°C、26.8°C、26.9°C、27.0°C、27.1°C、27.2°C、27.3°C、
27.4°C、27.5°C、27.6°C、27.7°C、27.8°C、27.9°C、28.0°C、28.1°C、28.2°C、28.3°C、28.4°C、
28.5°C、28.6°C、28.7°C、28.8°C、28.9°C、29.0°C、29.1°C、29.2°C、29.3°C、29.4°C、29.5°C、
29.6°C、29.7°C、29.8°C、29.9°C、30.0°C、31.0°C、31.1°C、31.2°C、31.3°C、31.4°C、31.5°C、
31.6°C、31.7°C、31.8°C、31.9°C、32.0°C、32.1°C、32.2°C、32.3°C、32.4°C、32.5°C、32.6°C、
32.7°C、32.8°C、32.9°C、33.0°C、33.1°C、33.2°C、33.3°C、33.4°C、33.5°C、33.6°C、33.7°C、
33.8°C、33.9°C、34.0°C、34.1°C、34.2°C、34.3°C、34.4°C、34.5°C、34.6°C、34.7°C、34.8°C、
34.9°C或35.0°C。在又一实施例中,通过在25°C和30°C之间的温度混合带有PAA的第一聚合物材料和带有PEG、PTMEG和PPG中一个或多个的第二聚合物材料来制备凝胶。
1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1或2:1。在另一实施例中,通过混合PAA和聚二醇来制备凝胶,其中两者的重量比为约0.1:1、0.11:1、0.12:1、0.13:1、0.14:1、0.15:1、0.16:1、
0.17:1、0.18:1、0.19:1、0.2:1、0.21:1、0.22:1、0.23:1、0.24:1、0.25:1、0.26:1、0.27:1、
0.28:1、0.29:1、0.3:1、0.31:1、0.32:1、0.33:1、0.34:1、0.35:1、0.36:1、0.37:1、0.38:1、
0.39:1、0.4:1、0.41:1、0.42:1、0.43:1、0.44:1、0.45:1、0.46:1、0.47:1、0.48:1、0.49:1或
0.5:1。
0.15:1、0.16:1、0.17:1、0.18:1、0.19:1、0.2:1、0.21:1、0.22:1、0.23:1、0.24:1、0.25:1、
0.26:1、0.27:1、0.28:1、0.29:1、0.3:1、0.31:1、0.32:1、0.33:1、0.34:1、0.35:1、0.36:1、
0.37:1、0.38:1、0.39:1、0.4:1、0.41:1、0.42:1、0.43:1、0.44:1、0.45:1、0.46:1、0.47:1、
0.48:1、0.49:1或0.5:1。在又一实施例中,通过混合PAA和PTMEG(在此也称作“PTMG”)来制备凝胶,其中两者的重量比为约1:3(PAA对PTMG之比)。
COOH基团和聚二醇的–O–R–O–基团之间的氢键的形成。在一个实施例中,交联的形成依赖于PAA的COOH基团和PTMEG的–O–R–O–基团之间的氢键的形成。
来制备凝胶而无需对所述混合物加热。这样可以有益地节约加工成本。
的混合物的粘度的增加。在一个实施例中,所述混合物的粘度的增加伴随着在混合PAA和一种聚二醇(例如PTMEG)后的凝胶化过程。
在另一实施例中,通过混合PAA和PTMEG(在此也称作“PTMG”)并且搅拌所述混合物一时间段来制备凝胶,所述时间段在约5分钟至40分钟、在约10分钟至30分钟或者在约15分钟至20分钟。
58°C、59°C、60°C、61°C、62°C、63°C、64°C或者约65°C。所述第一聚合物材料可以包括PAA,所述第二聚合物材料可以包括PTMEG,所述第三材料可以包括丙烯酰胺(AAm)。在一个实施例
中,在约15°C至30°C形成混合物引起在所述第一聚合物(例如PAA)和所述第二聚合物(例如PTMEG)之间形成氢键。
在一些实例中,带乙烯基的材料(在此也称作“含乙烯基的材料”)为丙烯酸、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。在一些实施例中,带乙烯基的材料可以是含乙烯基的聚合物(在此也称作“含乙烯基的材料”)。当含乙烯基的单体或聚合物为酸时,凝胶可以包括该酸的盐类衍生物。例如,当所述单体为丙烯酸时,凝胶可以包括丙烯酸的钠盐或钾盐或者聚丙烯酸的钠盐或钾盐。在一些实施例中,所述含乙烯基的材料通过共价键连接至聚丙烯酸。
8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20的数。在另一实施例中,所述第二聚合物材料具有–O–(CH2CH2)m子单元,其中m为大于或等于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、
17、18、19或20的数(见上面的描述)。所述第一和第二聚合物材料中的一个或多个可以通过氢键作用连接,所述氢键作用在所述第一和第二聚合物材料之间、在所述第一或第二聚合
物材料之间,或者二者兼而有之。在一个实施例中,在所述第一或第三聚合物材料可以通过氢键作用连接。在另一实施例中,在所述第一聚合物材料可以通过氢键作用连接至另一第
一聚合物材料。在另一实施例中,所述第一和第二聚合物材料中的一个或多个可以通过交
联(或交联作用)连接在一起,例如离子键或共价键。在一个实施例中,所述第一聚合物材料为PAA或PAA的盐类衍生物,所述第二聚合物材料为一种聚二醇(例如PTMEG或PTMEG的盐类
衍生物)。在又一实施例中,所述第一聚合物材料为PAA或PAA的盐类衍生物,所述第二聚合物材料为PTMEG或PTMEG的盐类衍生物。在又一实施例中,所述第一聚合物材料为PAA或PAA
的盐类衍生物,所述第二聚合物材料为PAM或PAM的盐类衍生物。在又一实施例中,所述第一聚合物材料为一种聚二醇(例如PTMEG或PTMEG的盐类衍生物),所述第二聚合物材料为PAM或PAM的盐类衍生物。在又一实施例中,所述第一聚合物材料为PTMEG或PTMEG的盐类衍生
物,所述第二聚合物材料为PAM或PAM的盐类衍生物。
集团(或子基团)。在一个实施例中,所述第一聚合物材料可以包括PAA。所述第二聚合物材料具有–O–(CH2)n子单元,其中n为大于或等于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、
17、18、19或20的数。在一个情形,n为大于或等于3、或者大于或等于4、或者大于或等于5的数。所述第二聚合物材料具有–O–(CH2CH2)m子单元,其中m为大于或等于1、2、3、4、5、6、7、8、
9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20的数(见上面的描述)。所述第一、第二和第三聚合物材料中的两个或多个可以通过氢键作用连接。在一个实例中,所述第一和第三聚合物材
料可以通过氢键作用连接。在另一实例中,所述第一和第二聚合物材料可以通过氢键作用
连接。在又一实例中,所述第二和第三聚合物材料可以通过氢键作用连接。在又一实例中,所述第一、第二或第三聚合物材料中可以通过氢键作用连接至另一第一、第二或第三聚合
物材料。在又一实施例中,所述第一、第二和第三聚合物材料中的一个或多个可以通过交联(或交联作用)连接在一起,例如离子键或共价键。在一个实施例中,所述第一聚合物材料为PAA或PAA的盐类衍生物,所述第二聚合物材料为一种聚二醇(例如PTMEG或PTMEG的盐类衍
生物),所述第三聚合物材料为PAM或PAM的盐类衍生物。在另一实施例中,所述第一聚合物材料为PAA或PAA的盐类衍生物,所述第二聚合物材料为PTMEG或PTMEG的盐类衍生物,所述
第三聚合物材料为PAM或PAM的盐类衍生物。
然的物质提取的聚合物。天然聚合物可以包括纤维素(例如羧甲基纤维素)、明胶和黏土中的一个或多个。在另一实施例中,可以通过结合PAA、一种聚二醇(例如PTMEG)和一种或多种替代带丙烯酰胺的聚合物(例如PAM)的天然聚合物来制备水凝胶。在又一实施例中,可以通过结合PAA、一种聚二醇(例如PTMEG)、一种带丙烯酰胺的聚合物(例如PAM)和一种或多种天然聚合物来制备水凝胶,所述天然聚合物例如是纤维素或含纤维素的材料(例如羧甲基纤
维素)、黏土和明胶中的一个或多个。在一个实施例中,天然聚合物可以包括纤维素或纤维素衍生物,例如羧甲基纤维素。在另一实施例中,天然聚合物可以包括黏土。在又一实施例中,天然聚合物可以包括明胶。在一些实施例中,天然聚合物可以包括任何在周围环境不分解或者设置为分解成的物质不对环境不友好或者不具有危害性(例如对动物无毒性)的物
质。在一个实施例中,通过结合PAA、一种聚二醇(例如PTMEG)和一种或多种环境友好的聚合物或者所述一种或多种环境友好的聚合物的子单元(包括单体)来制备水凝胶。
中,参考图8,如差示扫描量热谱图(DSC)所示,由PAA和PTMEG制备的凝胶呈现玻璃化温度或熔点(Tm),74°C,这不同于PAA本身的Tm,123°C,或者PTMEG本身的Tm,13°C。在另一实施例中,由PAA和PTMEG制备的凝胶不呈现晶体结构,其可以是无定形的。
8,000g/cm2、至少约9,000g/cm2、至少约10,000g/cm2、至少约15,000g/cm2、至少约20,000g/
2 2 2 2
cm、至少约40,000g/cm 、至少约100,000g/cm或者至少约200,000g/cm。在另一实施例中,由PAA和PTMEG制备的凝胶或水凝胶具有一定的压缩强度,至少约100g/cm2、至少约500g/
cm2、至少约1,000g/cm2、至少约2,000g/cm2、至少约3,000g/cm2、至少约4,000g/cm2、至少约
5,000g/cm2、至少约6,000g/cm2、至少约7,000g/cm2、至少约8,000g/cm2、至少约9,000g/cm2或者至少约10,000g/cm2。在又一实施例中,由PAA和一种聚二醇制备的凝胶或水凝胶具有
在100g/cm2和9,000g/cm2之间的压缩强度。在又一实施例中,由PAA和PTMEG制备的凝胶或水凝胶具有在100g/cm2和9,000g/cm2之间的压缩强度。
2 2 2 2
8,000g/cm 、至少约9,000g/cm 、至少约10,000g/cm 、至少约15,000g/cm、至少约20,000g/cm2、至少约40,000g/cm2、至少约100,000g/cm2或者至少约200,000g/cm2。在另一实施例中,由PAA和PTMEG制备的凝胶或水凝胶具有一定的拉伸强度,至少约100g/cm2、至少约500g/
cm2、至少约1,000g/cm2、至少约2,000g/cm2、至少约3,000g/cm2、至少约4,000g/cm2、至少约
2 2 2 2 2
5,000g/cm、至少约6,000g/cm、至少约7,000g/cm 、至少约8,000g/cm 、至少约9,000g/cm、至少约10,000g/cm2。在又一实施例中,由PAA和一种聚二醇制备的凝胶和水凝胶具有一定
的拉伸强度,至少约1,000g/cm2、至少约2,000g/cm2、至少约3,000g/cm2、至少约4,000g/cm2、至少约5,000g/cm2、至少约6,000g/cm2、至少约7,000g/cm2或者至少约8,000g/cm2而不疲劳破裂。拉伸强度可以基于应力应变测量。在又一实施例中,由PAA和一种聚二醇制备的凝胶或水凝胶具有在约100g/cm2和9,000g/cm2之间的拉伸强度。在又一实施例中,由PAA和PTMEG制备的凝胶或水凝胶具有在约100g/cm2和9,000g/cm2之间的拉伸强度。
价键。在另一些情形,具有PAA和一种聚二醇的凝胶或水凝胶可以包括在所述PAA和聚二醇
之间的离子键。具有PAA和一种聚二醇的凝胶或水凝胶可以包括在所述PAA和聚二醇之间的
氢键、共价键和离子键中的一个或多个。
在另一些情形,具有PAA和PTMEG的凝胶或水凝胶包括在所述PAA和PTMEG之间的离子键。具
有PAA和PTMEG的凝胶或水凝胶可以包括在所述PAA和PTMEG之间的氢键、共价键和离子键中
的一个或多个。
在所述PAA和PTMEG之间的氢键的三维网络。
1000%或者更多。在一些情形,带有PAA和PTMEG的水凝胶的吸水率(或保水容量)至少约为所述水凝胶的重量的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、150%、200%、250%、300%、
350%、400%、450%、500%、550%、600%、650%、700%、750%、800%、850%、900%、950%、1000%或者更多。在另一实施例中,包括PAA、PTMEG和聚丙烯酰胺(“PAM”)的水凝胶的吸水率(或保水容量)至少约为所述水凝胶的重量的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、150%、
200%、250%、300%、350%、400%、450%、500%、550%、600%、650%、700%、750%、800%、850%、900%、
950%、1000%或者更多。
550%、600%、650%、700%、750%、800%、850%、900%、950%、1000%或者更多。在另一实施例中,包括PAA和PTMEG的水凝胶的吸水率(或保水容量)多达所述水凝胶的重量的约10%、20%、30%、
40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、150%、200%、250%、300%、350%、400%、450%、500%、550%、
600%、650%、700%、750%、800%、850%、900%、950%、1000%或者更多。在又一实施例中,包括PAA、PTMEG和聚丙烯酰胺(“PAM”)的水凝胶的吸水率(或保水容量)多达所述水凝胶的重量的约
10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、150%、200%、250%、300%、350%、400%、450%、
500%、550%、600%、650%、700%、750%、800%、850%、900%、950%、1000%或者更多。
80,000倍、100,000倍或者更多。在另一实施例中,包括PAA和PTMEG的水凝胶的吸水率(或保水容量)多达所述水凝胶的重量的约10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍、
100倍、200倍、300倍、400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍、1000倍、2000倍、3000倍、
4000倍、5000倍、6000倍、7000倍、8000倍、9000倍、10,000倍、20,000倍、40,000倍、80,000倍、100,000倍或者更多。在又一实施例中,包括PAA、PTMEG和聚丙烯酰胺(“PAM”)的水凝胶的吸水率(或保水容量)多达所述水凝胶的重量的约10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍、100倍、200倍、300倍、400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍、1000倍、
2000倍、3000倍、4000倍、5000倍、6000倍、7000倍、8000倍、9000倍、10,000倍、20,000倍、40,
000倍、80,000倍、100,000倍或者更多。
33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、70、80、90、100或者更大(例如参见实例21)。
3000倍、4000倍、5000倍、6000倍、7000倍、8000倍、9000倍、10,000倍、20,000倍、40,000倍、
80,000倍、100,000倍或者更多。在又一实施例中,包括PAA、PTMEG和聚丙烯酰胺(“PAM”)的水凝胶的吸水率(或保水容量)多达所述水凝胶的重量的约10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍、100倍、200倍、300倍、400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍、1000倍、2000倍、3000倍、4000倍、5000倍、6000倍、7000倍、8000倍、9000倍、10,000倍、20,000倍、
40,000倍、80,000倍、100,000倍或者更多。
这种应用。
丙烯本身的拉伸和冲击强度。
897、授予Wichterle的美国专利3,496,254、授予Weaver等人的美国专利3,981,100、授予
Otani等人的美国专利4,134,871、授予Van Eanam的美国专利4,552,940、授予Saotome的美国专利4,783,510、授予Kindt-Larsen等人的美国专利5,039,459、授予Gross等人的美国专利5,079,354、授予Graham的美国专利5,385,983、授予Fisk的美国专利5,523,372、授予
Sassi的美国专利5,883,211、授予Park的美国专利6,271,278、授予Obonai等人的美国专利
6,286,254、授予Porath等人的美国专利6,339,039、授予Bentley等人的美国专利6,602,
952、授予Wong等人的美国专利6,120,803、授予Obonai等人的美国专利6,615,539、授予
Soerens等人的美国专利6,822,135、授予Doane等人的美国专利7,459,501和授予Savich等
人的美国专利7,591,974;Bentley等人的PCT/US00/40163,它们在此引作参考。
甲酯可以以凝胶的实施例使用,以形成各种材料,例如隐形眼镜。作为另一实例,聚乙二醇交联至壳聚糖可以用作在此提供的凝胶和水凝胶。作为又一实例,丙烯酰胺和聚乙二醇的
聚合物可以用作在此提供的凝胶和水凝胶。作为又一实例,本发明的实施例的凝胶可以使
用带有氢键的聚丙烯酰胺主链,以形成电泳用可逆性示温水凝胶。作为又一实例,亲水性单体,例如羟烷基甲基丙烯酸酯和二羟醇(例如1,4-丁二醇),可以用于本发明的实施例的凝胶,以用于各种应用,例如隐形眼镜。作为又一实例,PAA可以和聚乙二醇(“PEG”)在水中在不同程度的中和状态、分子量和浓度结合,以形成各种材料。PAA和PEG的比例可以调节,以形成具有理想材料特性的凝胶,例如粘度、强度和传导性。另外,PAA和PEG的比例可以选择,以减小(如果没有消除的话)生成凝胶时副产物的形成。
材料带有聚丙烯酸,所述第二聚合物材料带有聚二醇。在一些情形,所述聚二醇为一种环境友好的聚二醇。在一些情形,所述环境友好聚二醇为PTMEG。在一些实施例中,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料通过氢键彼此连接。在一些情形,所述第一聚合物材料为基
本上均聚物和/或所述第二聚合物材料为基本上均聚物。在一些情形,所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料还和一包括乙烯基的材料结合。
容器内的种子生长出一种植物,所述植物与不在种子容器的种子相比包括更高的质量的
根。在一些实例中,在包括水凝胶的种子容器内生长的种子所生成的植物的根的质量为不
在包括水凝胶的种子容器内生长的种子所生成的植物的根的质量至少约二倍、三倍、五倍、六倍、八倍、十倍或更多。在一些情形,在包括水凝胶的种子容器内生长的种子所生成的植物的叶子的质量为不在包括水凝胶的种子容器内生长的种子所生成的植物的叶子的质量
至少约二倍、三倍、五倍、六倍、八倍、十倍或更多。
25ft2、50ft2、100ft2、5000ft2、1,000ft2、10,000ft2或更多。
胶后消弱,显示有氢键作用。图8显示PTMEG(图8a)和PAA-PTMEG三维聚合物凝胶(图8b)的差示扫描量热(DSC)曲线。
橡胶状、接近透明的固体。这种凝胶材料的形状可以通过使用模具或模板选择为理想形状
(见图1)。
3g N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和6g过硫酸钾加入上述溶液。所述搅拌持续约20分钟,加入1ml四甲基乙二胺。随后将所述反应器加热至60°C直至形成水凝胶。水洗所形成的水凝胶并切
成1–1.5cm3大的部分。干燥的水凝胶的吸水率约400克水/克水凝胶。
400克水/克水凝胶。
650g/mol)。将反应器加热至约60°C,加入22g PTMEG(聚四亚甲基醚二醇,Mw约400,000g/mol)到反应器。搅拌该混合物约另一小时,直至聚合完成。从反应器移除上述制备的水凝胶并切成约1–1.5cm3大的小块。测试吸水性。
000g/mol)。将反应器加热至约60°C,加入22g PTMEG(聚四亚甲基醚二醇,Mw约650g/mol)到反应器。搅拌该混合物约另一小时,直至聚合完成。从反应器移除上述制备的水凝胶并切成约1–1.5cm3大的小块。测试吸水性。
0.3g N,N’-亚甲基双(丙烯酰胺)和1.5g过硫酸钾。在搅拌下在22L圆底烧瓶中加入10g聚丙烯酸和20g PTMEG。聚合在约65°C进行约两小时。
用粉碎机切割大块的水凝胶,随后在70°C干燥。其对自来水的吸水容量为其干燥重量的
200–250倍。
PTMEG。聚合在约50-55°C进行约三小时。用粉碎机切割大块产品。
合物材料凝胶与聚乙烯聚合物的混合物的Tm,其不同于聚乙烯本身的Tm。
中,每隔一天浇100ml水。对比试验盆包括300g土壤而不包括水凝胶。第一温室帐篷的测试温度和湿度分别为78.9°F和46%;第二温室帐篷的测试温度和湿度分别为86.7°F和36%。播
种32天后,记录植物的生物量,见下表。结果显示,盆内使用水凝胶的植物具有明显高的生物量(根据根和叶的生物量测试)。
对比实验 3.70(100%) 1.32(100%)
0.84g水凝胶 7.19(194%) 2.44(185%)
2.40g水凝胶 3.92(106%) 1.89(143%)
对比实验 0.94(100%) 0.48(100%)
0.84g水凝胶 2.41(256%) 1.84(383%)
2.40g水凝胶 2.74(291%) 1.85(385%)
应当理解,在此描述的本发明的实施例的各种替代方案可以实施本发明。本发明意在后附
的权利要求限定的本发明的范围和这些权利要求及其等同的范围所涵盖的方法和结构。