本发明属于水凝胶技术领域，具体公开一种互穿网络结构水凝胶的制备方法。先利用反相乳液法制备出吸水树脂，然后在吸水树脂之间交联上聚丙烯酰胺网络，从而获得互穿网络结构水凝胶。本发明设计出一种互穿网络结构水凝胶，即维持水凝胶基本框架的交联的刚性第一网络，以及贯穿其中的第二网络，两层网络结构的设计使得它的机械强度高于普通水凝胶产品。
1.一种互穿网络结构水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、反相乳液法制备吸水树脂：
S1.1、分散相配制：将氢氧化钠加入水中，在冰水浴条件下边搅拌边滴加丙烯酸，冷却后再加入丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N-二甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，获得分散相；其中，按质量体积比计，氢氧化钠∶水∶丙烯酸∶丙烯酰胺∶过硫酸铵∶N,N-二亚甲基双丙烯酰胺=3～4g∶
20～25mL∶5.4～5.8g∶3.55～4g∶0.035～0.040g∶0.048～0.050g；
S1.2、连续相配制：环己烷中加入司盘、水，60～70℃下搅拌至变成乳白，开始通入氮气排除氧气，获得连续相；其中，按质量体积比计，环己烷∶司盘∶水=150～160mL∶1.5～1.8g∶
S1.3、制备吸水树脂：在持续通入氮气的条件下，向连续相中边搅拌边滴加分散相，滴完后搅拌聚合反应1.5～2h，过滤后用乙醇浸泡7～8h，再过滤并干燥，得吸水树脂；其中，连续相与分散相的体积比为连续相∶分散相=8～10∶1；
S2、在吸水树脂之间交联上聚丙烯酰胺网络，制备出互穿网络结构水凝胶：S2.1、配制反应液：将丙烯酰胺、N,N-二亚甲基双丙酰胺和过硫酸铵溶解在水中，获得反应液；其中，按质量体积比计，丙烯酰胺∶N,N-二亚甲基双丙酰胺∶水=100 105g∶0.05~ ~
0.1g∶0.01 0.15g∶350 450mL；
S2.2、将步骤S1制备的吸水树脂和S2.1制备的反应液混合，用注射器导入模具，在氮气气氛下，先 60～70℃反应1～2h，接着70～75℃反应2～3h，最后75～80℃反应36～40h，得到互穿网络结构水凝胶；其中，按质量体积比计，吸水树脂∶反应液=5～10g∶350～450mL。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2.1反应液的配制过程为：将丙烯酰胺溶解在1#水中，获得丙烯酰胺水溶液；
将N,N-二亚甲基双丙酰胺溶解在2#水中，获得N,N-二亚甲基双丙酰胺水溶液；
将丙烯酰胺水溶液、N,N-二亚甲基双丙酰胺水溶液和过硫酸铵水溶液混合，即得反应液；其中，按质量体积比计，丙烯酰胺∶1#水∶N,N-二亚甲基双丙酰胺∶2#水∶过硫酸铵∶3#水=
100 105g∶150 230mL∶0.05 0.1g∶100 110 mL∶0.01 0.15g∶100 110 mL。
一种互穿网络结构水凝胶的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于水凝胶技术领域，具体涉及一种互穿网络结构水凝胶的制备方法。
背景技术
[0002] 水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。由于其具有良好的吸水、保水及生物相容性等优良性能，在农业、工业、生物医药、日用品等领域均具有广阔的应用范围。
[0003] 传统水凝胶的应用又在很大程度上受到水凝胶机械强度低的限制。因此，研究具有高机械强度的水凝胶是势在必行的任务。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种互穿网络结构水凝胶的制备方法，所得互穿网络结构水凝胶具有良好的机械性能。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
[0006] 一种互穿网络结构水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0007] S1、反相乳液法制备吸水树脂：
[0008] S1.1、分散相配制：将氢氧化钠加入水中，在冰水浴条件下边搅拌边滴加丙烯酸，冷却后再加入丙烯酰胺、过硫酸铵、N,N-二甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，获得分散相；其中，按质量体积比计，氢氧化钠∶水∶丙烯酸∶丙烯酰胺∶过硫酸铵∶N,N-二亚甲基双丙烯酰胺=3～4g∶20～25mL∶5.4～5.8g∶3.55～4g∶0.035～0.040g∶0.048～0.050g；
[0009] S1.2、连续相配制：环己烷中加入司盘、水，60～70℃下搅拌至变成乳白，开始通入氮气排除氧气，获得连续相；其中，按质量体积比计，环己烷∶司盘∶水=150～160mL∶1.5～1.8g∶10～15mL；
[0010] S1.3、制备吸水树脂：在持续通入氮气的条件下，向连续相中边搅拌边滴加分散相，滴完后搅拌聚合反应1.5～2h，过滤后用乙醇浸泡7～8h，再过滤并干燥，得吸水树脂；其中，连续相与分散相的体积比为连续相∶分散相=8～10∶1；
[0011] S2、在吸水树脂之间交联上聚丙烯酰胺网络，制备出互穿网络结构水凝胶：
[0012] S2.1、配制反应液：将丙烯酰胺、N,N-二亚甲基双丙酰胺和过硫酸铵溶解在水中，获得反应液；其中，按质量体积比计，丙烯酰胺∶N,N-二亚甲基双丙酰胺∶水=100 105g∶0.05~0.1g∶0.01 0.15g∶350 450mL；
~ ~ ~
[0013] S2.2、将步骤S1制备的吸水树脂和S2.1制备的反应液混合，用注射器导入模具，在氮气气氛下，先 60～70℃反应1～2h，接着70～75℃反应2～3h，最后75～80℃反应36～40h，得到互穿网络结构水凝胶；其中，按质量体积比计，吸水树脂∶反应液=5～10g∶350～
450mL。
[0014] 较好地，S2.1反应液的配制过程为：
[0015] 将丙烯酰胺溶解在1#水中，获得丙烯酰胺水溶液；
[0016] 将N,N-二亚甲基双丙酰胺溶解在2#水中，获得N,N-二亚甲基双丙酰胺水溶液；
[0017] 将过硫酸铵溶解在3#水中，获得过硫酸铵水溶液；
[0018] 将丙烯酰胺水溶液、N,N-二亚甲基双丙酰胺水溶液和过硫酸铵水溶液混合，即得反应液；其中，按质量体积比计，丙烯酰胺∶1#水∶N,N-二亚甲基双丙酰胺∶2#水∶过硫酸铵∶3#水=100 105g∶150 230mL∶0.05 0.1g∶100 110 mL∶0.01 0.15g∶100 110 mL。~ ~ ~ ~ ~ ~
[0019] 本发明，先用反相乳液法制备高吸水树脂，利用其吸水性将丙烯酰胺吸入其内部，在树脂中再长出一层“网络”，同时一部分丙烯酰胺附着在“球”的表面，继续引发丙烯酰胺的聚合，使得原来分开的“球”与“球”之间有了连接，从而制备出了互穿网络型水凝胶，强度大大提升。
[0020] 有益效果：
[0021] 1、本发明设计出一种互穿网络结构水凝胶，即维持水凝胶基本框架的交联的刚性第一网络，以及贯穿其中的第二网络，两层网络结构的设计使得它的机械强度高于普通水凝胶产品；
[0022] 2、与当前技术相比，不仅克服了水凝胶的机械性能差问题，还令网络之间相互贯穿永久缠结限制了相分离，使缠结在一起的两种聚合物相分离程度降低，改善了组分之间的相容性；
[0023] 3、本发明的互穿网络水凝胶可代替传统水凝胶用于生物材料（如人造器官）领域，解决生物材料机械性能差问题；
[0024] 4、本发明的制备方法，步骤简单，易操作，制备条件温和易控制，效率高。
附图说明
[0025] 图1：实施例1（b）和对照例1(a)方法所得水凝胶的拉伸对比。
具体实施方式
[0026] 以下结合实施例对本发明的技术方案作详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
[0027] 实施例1
[0028] S1、反相乳液法制备吸水树脂：
[0029] S1.1、分散相配制：将3g氢氧化钠加入20mL水中，在冰水浴条件下边搅拌边滴加5.4g丙烯酸，冷却后再加入3.55g丙烯酰胺、0.035g过硫酸铵、0.048g N,N-二甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，获得分散相；
[0030] S1.2、连续相配制：150mL环己烷中加入1.5g司盘80、10 mL水，60℃下搅拌至变成乳白，开始通入氮气5min排除氧气，获得连续相；
[0031] S1.3、制备吸水树脂：在持续通入氮气的条件下，向S1.2的连续相中边搅拌边滴加S1.1的分散相，滴完后搅拌聚合反应1.5h；过滤后用乙醇浸泡7h，再过滤并干燥，得吸水树脂；
[0032] S2、在吸水树脂之间交联上聚丙烯酰胺网络，制备出互穿网络结构水凝胶：
[0033] S2.1、配制反应液：在丙烯酰胺(AM)水溶液（100g AM +230mL水）中，加入N,N-二亚甲基双丙酰胺(NMBA)水溶液（0.05g NMBA +100mL水）和过硫酸铵（0.1g过硫酸铵+100mL水）水溶液，获得反应液；
[0034] S2.2、取5g的吸水树脂和430mL反应液混合，用注射器导入模具，在氮气气氛下，先 60℃反应12h，接着70℃反应2h，最后75℃反应36h，得到互穿网络结构水凝胶。
[0035] 对照例1
[0036] 与实施例1的不同之处在于，该例并没有先制备出吸水树脂，然后再在吸水树脂之间交联聚丙烯网络以获得水凝胶，而是采用普通方法直接制备水凝胶，其具体步骤为：
[0037] S1.1、配制反应液：在丙烯酰胺(AM)水溶液（100g AM +230mL水）中，加入N,N-二亚甲基双丙酰胺(NMBA)水溶液（0.05g NMBA +100mL水）和过硫酸铵（0.1g过硫酸铵+100mL水）水溶液，获得反应液；
[0038] S1.2、将430mL反应液，用注射器导入模具，在氮气气氛下，先 60℃反应12h，接着70℃反应2h，最后75℃反应36h，得到普通聚丙烯酰胺水凝胶。
[0039] 把实施例1和对照例1制备的水凝胶切成哑铃型样条，用岛津拉力试验机进行拉伸测试，测试速度为20mm/min，逐渐增大应力直到水凝胶拉断，得到如图1的数据，a为普通聚丙烯酰胺水凝胶(对照例1)的应力应变曲线，b为本发明方法(实施例1)制备的水凝胶的应力应变曲线，可以看出：普通水凝胶的拉伸断裂强度仅为10MPa左右，而本发明方法制备的水凝胶，其拉伸断裂强度高达45MPa左右，是普通水凝胶的4.5倍，因此，其具有良好的机械性能。
