本發明涉及水凝膠材料,特別是涉及一種基于空間限域效應的自生長水凝膠制備方法及水凝膠。
背景技術:
1、水凝膠是一種具有高含水量的三維網絡結構材料,因其獨特的物理和化學特性,被廣泛應用于生物醫學、環境工程、農業和食品工業等領域。隨著水凝膠在力學性能上的不斷提升,科研人員開始探索其智能化設計,以實現更多功能性應用。
2、目前,自生長水凝膠是一類能夠在特定環境條件下,依靠分子間的自組裝和自交聯機制自動生長和形成的水凝膠材料。但是,相關技術中無法實現對水凝膠自生長過程的精確控制,導致水凝膠自生長方向可控性較差。
技術實現思路
1、本發明實施例提供的一種基于空間限域效應的自生長水凝膠制備方法及水凝膠,至少解決相關技術中無法實現對水凝膠自生長過程精確控制,導致水凝膠自生長方向可控性較差的問題。
2、根據本發明實施例的第一方面,提供一種基于空間限域效應的自生長水凝膠制備方法,包括:
3、構建用于水凝膠自生長的混合反應系統,所述混合反應系統包括自下而上依次設置的第一空間限域網絡、自由基引發劑層和第二空間限域網絡,所述第一空間限域網絡和所述第二空間限域網絡均為含水凝膠自生長單體的聚乙烯醇化學交聯網絡,所述自由基引發劑層包括與所述水凝膠自生長單體相適配的自由基引發劑;
4、在恒溫條件下對所述混合反應系統進行培養,基于所述混合反應系統中的所述第一空間限域網絡和所述第二空間限域網絡的空間限域效應,使所述水凝膠自生長單體在所述自由基引發劑的作用下通過自生長的方式形成水凝膠。
5、根據本發明實施例的第二方面,提供一種水凝膠,所述水凝膠根據第一方面所述的基于空間限域效應的自生長水凝膠制備方法制備得到。
6、根據本發明實施例提供的基于空間限域效應的自生長水凝膠制備方法,通過構建混合反應系統能夠控制水凝膠的自生長方向。具體地,上述反應系統包括自下而上依次層疊設置的第一空間限域網絡、自由基引發劑層和第二空間限域網絡。一方面,基于空間限域效應,包埋在第一空間限域網絡以及第二空間限域網絡中的水凝膠自生長單體在自由基引發劑的作用下可以進行方向可控的自生長反應。另一方面,聚乙烯醇化學交聯空間限域網絡與自生長水凝膠網絡形成了雙網絡結構,提高了水凝膠的力學性能和結構穩定性。基于上述方法,利用空間限域效應構建有效的自生長混合反應系統既實現了水凝膠自生長方向的可控性,解決了現有技術中水凝膠自生長方向不可控的問題,又提高了水凝膠的力學性能和結構穩定性,為智能化水凝膠的制備提供了新的解決方案。
7、本發明的一個或多個實施例的細節在以下附圖和描述中提出,以使本發明的其他特征、目的和優點更加簡明易懂。
1.一種基于空間限域效應的自生長水凝膠制備方法,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述構建用于水凝膠自生長的混合反應系統,包括:
3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,所述通過化學交聯機理,基于聚乙烯醇和所述水凝膠自生長單體構建所述第一空間限域網絡,包括:
4.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,所述在所述自由基引發劑層上,通過化學交聯機理,基于聚乙烯醇和所述水凝膠自生長單體構建所述第二空間限域網絡,包括:
5.?根據權利要求3或4任一項所述的方法,其特征在于,所述交聯劑為體積分數為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.?根據權利要求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,質量分數為5?wt.%~20?wt.%。
7.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述自生長單體為乙烯基單體或丙烯酸酯單體;
8.?根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述自由基引發劑為金屬鎵顆粒或液態金屬鎵銦合金,質量分數為2?wt.%~50?wt.%。
9.?根據權利要求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?℃的恒溫環境。
10.一種水凝膠,所述水凝膠根據權利要求1~9中任一項所述的基于空間限域效應的自生長水凝膠制備方法制備得到。