專利名稱：一類水凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子領(lǐng)域。具體地說是一類水凝膠及其制備方法，利用先 預(yù)輻照過氧化后熱引發(fā)聚合的方法制備高機(jī)械強(qiáng)度水凝膠的方法。
背景技術(shù)：
由于在生物醫(yī)學(xué)以及組織工程學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用前景，近二三十年來 智能型水凝膠逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)，其中制備具有高機(jī)械強(qiáng)度的水凝膠 逐漸成為人們研究的一個(gè)重要方向，制備高機(jī)械強(qiáng)度水凝膠的意義在于其作 為人體組織支架材料、人體組織替代品等在組織工程學(xué)中具有極大的潛在應(yīng) 用價(jià)值。水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度主要由水凝膠內(nèi)部三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有序性和交聯(lián)程 度決定的，當(dāng)水凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)的有序性越高，交聯(lián)程度越高，水凝膠的機(jī) 械強(qiáng)度就越高，也就是說具有高機(jī)械強(qiáng)度的水凝膠一般要具有規(guī)整的三維網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)和較高的交聯(lián)密度。傳統(tǒng)改善水凝膠強(qiáng)度的方法主要有輻射法和化學(xué) 法，其中輻射法是將單體溶液放置在輻射源下，經(jīng)過照射直接生成水凝膠；化學(xué)法是將單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑以及溶劑(大多為水)等混合在一起，通 過加熱使單體發(fā)生聚合和交聯(lián)，得到水凝膠。但是這兩種方法都很難控制交 聯(lián)點(diǎn)的均勻分布和交聯(lián)點(diǎn)間高分子鏈的長度，因而不可能合成具有均 一交聯(lián) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠。而且化學(xué)法制備水凝膠的過程通常比較繁復(fù)，制備條件 需要根據(jù)選用材料不同而改變。美國專利2007/0179605Al公開了 一種具有高 強(qiáng)度的互穿網(wǎng)絡(luò)型水凝膠，其制備過程為首先將水溶性高分子溶解于緩沖 溶液中，并加入光引發(fā)劑和交聯(lián)劑，在紫外線(UV)輻照下引發(fā)自由基聚 合生成第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)；其次將模具中形成的凝膠轉(zhuǎn)移至添加有光引發(fā)劑和交聯(lián) 劑的水溶性單體溶液中，再在UV輻照下引發(fā)自由基聚合，水溶性單體在第
一個(gè)網(wǎng)絡(luò)間形成第二個(gè)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，聚合結(jié)束后即得產(chǎn)品。該公開技術(shù)中，制 備過程復(fù)雜繁瑣，主要表現(xiàn)在1) 制備過程首先需要進(jìn)行緩沖溶液的配制過程，交聯(lián)劑和引發(fā)劑的稱 量過程，而這兩個(gè)過程都必須根據(jù)水溶性高分子和水溶性單體的所需量進(jìn)行準(zhǔn)確配制和稱量。該公開專利中優(yōu)選UV輻照引發(fā)自由基聚合，而在UV輻照 進(jìn)行過程中，首先需要對(duì)溫度進(jìn)行控制，由于紫外線照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量， 而過高的溫度會(huì)對(duì)聚合過程造成負(fù)面影響，甚至無法得到所要制備的產(chǎn)品， 為了保持該專利中公開的室溫下進(jìn)行UV輻照過程的制備條件，就需要不斷 對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；此外，UV外引發(fā)過程一般需要進(jìn)行十個(gè)小時(shí)以上才 能達(dá)到制備凝膠的目的，而這個(gè)過程中就需要UV連續(xù)輻照混合溶液保證聚 合的進(jìn)行，因這個(gè)過程需要電能以維持紫外燈的工作。該公開專利中同時(shí)公 開了可以采用化學(xué)法熱引發(fā)的方式制備水凝膠，而這個(gè)過程仍需要進(jìn)行大量 繁瑣的稱量交聯(lián)劑和引發(fā)劑以及配制緩沖溶液的過程。2) 在制備第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和第二個(gè)網(wǎng)絡(luò)的過程必須連續(xù)進(jìn)行，直到得到成 品，使得制備過程持續(xù)時(shí)間長，耗費(fèi)精力大。3 )此外，由于采用制備水凝月交過程中采用UV輻照，為了避免輻照過程 中產(chǎn)生大量熱量， 一般容器材料采用石英玻璃，因此制備產(chǎn)品的成本高。4)由于在制備過程中需要加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑，而這些組分在最終的 產(chǎn)品中或多或少會(huì)存在殘留，而其對(duì)生物體可能會(huì)帶來潛在的危害。發(fā)明內(nèi)容為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于首先提供一種簡單的制備高強(qiáng) 度水凝膠的方法；其次提供一種由這種方法制備的具有高強(qiáng)度的水凝膠。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是一種制備水凝膠的方法，其包括以下步驟(l)預(yù)輻照過氧化過程在 氧氣氣氛中，采用高能輻射源輻照水溶性高分子；(2)熱引發(fā)聚合過程將 經(jīng)步驟(1)輻照后的所述水溶性高分子與一種或多種含有不飽和碳-碳雙 鍵的水溶性單體混合并配制成溶液，再對(duì)混合液進(jìn)行除氧、加熱后，即得產(chǎn)品。
在預(yù)輻照過氧化過程中的所述水溶性高分子為粉末狀或水溶性高分子 溶液；在熱引發(fā)聚合過程中的所述一種或多種含有不飽和碳_碳雙鍵的水溶 性單體為液體或固體；其中所述水溶性高分子和所述一種或多種含有不飽和 碳-碳雙鍵的水溶性單體二者至少有一為溶液。所述水溶性高分子為聚乙烯基吡咯烷酮、聚烯醇類、聚丙烯酰胺類、聚 丙烯酸類，曱殼素類、纖維素類、淀粉、蛋白質(zhì)或糖類。所述含有不飽和碳_碳雙鍵的水溶性單體為丙烯酸及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生物、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羥乙酯、乙烯基曱醚、巴豆酸、 2-丙烯酰胺-2-曱基丙磺酸、丙烯酸基丙磺酸、酸酐類、曱基丙烯酰乙氧基季 按氯化物、乙烯基吡啶。所述預(yù)輻照過氧化過程中，輻照時(shí)溫度為0-100。C， 一般在室溫下進(jìn)4亍 即可，輻照劑量為6-96千戈瑞， 一般采用輻照劑量為100-400戈瑞每分鐘的 高能輻射源，相應(yīng)輻照時(shí)間l-4小時(shí)。所述高能輻射源為產(chǎn)生Y射線的鈷源 或產(chǎn)生高能電子束的電子加速器。輻射源按能量范圍分為低能輻射和高能輻 射兩種，低能輻射源主要是紫外光和等離子體，高能輻射源主要是加速器和 6°0)放射源。其中，在輻照過程中進(jìn)行通氧的情況，則通氧時(shí)間與輻照時(shí)間 相同；而在輻照前進(jìn)行通氧的情況，則通氧時(shí)間為l小時(shí)以上。所述熱引發(fā)聚合過程中，加熱溫度為30-70°C,優(yōu)選反應(yīng)溫度為35-45 °C,力口熱時(shí)間為1小時(shí)以上。本發(fā)明的另 一個(gè)4支術(shù)方案是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠，由權(quán)利要求l-7的方法制備得到，其 特征在于所述三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由(1)水溶性高分子鏈；以及(2)由含有 不飽和碳-碳雙鍵的水溶性單體聚合而成的高分子鏈構(gòu)成，其中，所述水溶性高分子鏈接枝有所述聚合而成的高分子鏈，并且相鄰 的所述聚合而成的高分子鏈間存在物理纏結(jié)。所述聚合而成的高分子鏈包括I型鏈，即僅有一端接枝于所述水溶性
高分子鏈上的鏈；II型鏈，即兩端均接枝于所述水溶性高分子鏈上的鏈；III 型鏈，即兩端均未接枝于所述水溶性高分子鏈上的鏈中的一種或幾種。所述水溶性高分子為聚乙烯基吡咯烷酮、聚烯醇類、聚丙烯酰胺類、聚 丙烯酸類，甲殼素類、纖維素類、淀粉、蛋白質(zhì)或糖類。所述含有不飽和碳-碳雙鍵的水溶性單體為丙烯酸及其衍生物、丙烯酰 胺及其衍生物、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羥乙酯、乙烯基曱醚、巴豆酸、 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯臥緣丙磺酸、酸酐類、甲基丙烯酰乙氧基季 銨氯化物、乙烯基吡啶。所述水溶性高分子鏈占水凝膠總質(zhì)量的0.25-50%;所述聚合而成的高 分子占水凝膠總質(zhì)量的5%-75%;其余組分為水。經(jīng)本發(fā)明方法制備的水凝膠，其強(qiáng)度較之傳統(tǒng)水凝膠得到顯著提高，一 般可提高1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。在含水量達(dá)到90%以上能夠承受較高的應(yīng)力，最 高可承受近30MPa的壓強(qiáng)。制備出的樣品盡量蔽光保存，并包裹好防止失 水。經(jīng)過數(shù)月放置后，性質(zhì)幾乎沒有發(fā)生變化。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，即方法簡單，操 作簡便，主要體現(xiàn)在1) 采用預(yù)輻照的方法制備水凝膠大大筒化了水凝膠的制備過程，只需 將水溶性高分子溶液經(jīng)過預(yù)輻照處理，經(jīng)過除氧、熱引發(fā)的方式即可與單體進(jìn)行反應(yīng)，而不需要添加任何引發(fā)劑和交聯(lián)劑，較之現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)引發(fā)聚 合方法，大大簡化了復(fù)雜繁瑣的實(shí)驗(yàn)操作如溶液的配制過程、制備反應(yīng)過程。2) 預(yù)輻照過氧化過程與熱引發(fā)聚合過程可以分別進(jìn)行，互不干擾。由 于預(yù)輻照后的水溶性高分子或水溶性高分子溶液可以存放較長時(shí)間，因而所 述水溶性高分子或水溶性高分子溶液不需要在預(yù)輻照過氧化過程后立即進(jìn)行預(yù)輻照過氧化過程，也就是說預(yù)輻照過氧化過程和熱引發(fā)聚合過程不必嚴(yán) 格連續(xù)進(jìn)行，因此可以根據(jù)需求量預(yù)先對(duì)大量原料進(jìn)行輻照，不會(huì)受到下一 步熱引發(fā)聚合過程的牽制。 3 )產(chǎn)品制備過程對(duì)設(shè)備和選用的容器均沒有特殊的要求，因此制備產(chǎn) 品 的成本不高。4) 通過本發(fā)明制備的水凝膠具有高強(qiáng)度，并且僅由水溶性高分子、水 溶性單體聚合而成的高分子以及水這三部分組成，不存在其他成分的殘留， 將應(yīng)用于生物體時(shí)的潛在威脅降至最低。此外，由于其具有良好的機(jī)械性能， 因此還可以用于對(duì)水凝膠機(jī)械強(qiáng)度有較高要求的其他應(yīng)用領(lǐng)域。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施 例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。首先對(duì)附圖進(jìn)行簡要說明， 其中圖l是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中制備水凝膠的原理框圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中利用碘量法測量過氧化物含量隨;^文置時(shí)間 變化曲線，其中橫坐標(biāo)為放置時(shí)間，單位為天，縱坐標(biāo)為過氧化物含量，單 位為摩爾每毫升。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但應(yīng)當(dāng)說明的是，這 些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的方法，而并不能將本發(fā)明的范圍局限于此。如圖1本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中制備水凝膠的原理框圖中所示，水凝膠的制 備過程可以分為預(yù)輻照過氧化過程和熱51發(fā)聚合過程，下面分別對(duì)這兩個(gè)過 程進(jìn)行說明。預(yù)輻照過氣化過程在氧氣氣氛中，將水溶性高分子置于高能射線下輻照一段時(shí)間，目的是 在所述水溶性高分子鏈上產(chǎn)生大量的過氧基團(tuán)，其中，水溶性高分子為粉末 狀或者為水溶性高分子溶液。實(shí)現(xiàn)氧氣氣氛的途徑包括l)在輻照前向水 溶性高分子粉末或水溶性高分子溶液中通入氧氣，通入氧氣的時(shí)間優(yōu)選1小時(shí)以上；2)在輻照過程中向水溶性高分子粉末或水溶性高分子水溶液中通 入氧氣，通入氧氣的時(shí)間與輻照時(shí)間相同。其中，水溶性高分子狀態(tài)優(yōu)選粉 末狀或水溶性高分子溶液的主要原因是，在通氧過程中，氧氣與水溶性高分 子鏈盡可能多地接觸，使得水溶性高分子鏈上產(chǎn)生大量過氧基團(tuán)，為下一步 中生成所述水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供保障。通過碘量法測試證明，預(yù)輻照過氧化后的水溶性高分子鏈上的過氧基團(tuán) 在氧氣的保護(hù)下可以長時(shí)間保持活性而不發(fā)生分解。如圖2所示，在一個(gè)實(shí) 施例中，預(yù)輻照過氧化后的水溶性高分子低溫放置l個(gè)月后，水溶性高分子 中的過氧基團(tuán)含量仍然可以達(dá)到每毫升4摩爾以上。經(jīng)過反復(fù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在 其他制備條件不變的情況下，選用放置一個(gè)月內(nèi)的不同時(shí)間點(diǎn)的水溶性高分 子制備出的水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度沒有明顯差別。由上分析可看出，本發(fā)明采用的預(yù)輻照過氧化方法不僅可以省去化學(xué)法 中繁瑣的稱量過程，而且由于預(yù)輻照過氧化后的水溶性高分子可以存》文較長 時(shí)間，比如一個(gè)月，并且可以根據(jù)需要隨用隨取，因而水溶性高分子不需要 在預(yù)輻照過氧化過程后立即進(jìn)行熱？ I發(fā)聚合過程，也就是說預(yù)輻照過氧化過 程和熱引發(fā)聚合過程不必嚴(yán)格連續(xù)進(jìn)行，因此可以根據(jù)需求量預(yù)先對(duì)大量原 料進(jìn)行輻照，而不會(huì)受到下一步熱引發(fā)聚合過程的牽制，很大程度上筒化了 水凝膠的制備過程。熱引發(fā)聚合過程將預(yù)輻照過氧化后的水溶性高分子與一種或多種含有不飽和碳-碳雙 鍵的水溶性單體混合并配制成溶液，再除去體系中的氧氣，然后將混合均勻 并除去氧氣的混合溶液進(jìn)行加熱， 一段時(shí)間后即得產(chǎn)品，其中，水溶性單體 為液體或固體，并且水溶性高分子和所述一種或多種含有不飽和碳-碳雙鍵 的水溶性單體二者至少有一為溶液。所述熱引發(fā)聚合過程又可以分為除氧過 程和加熱過程，下面分別對(duì)除氧過程和加熱過程進(jìn)行進(jìn)一步說明。除氧過程向體系中通入一定時(shí)間的氮?dú)饣蚨栊詺怏w，將氧氣排出。除 氧的原因?yàn)橛捎谘鯕鈱?duì)由過氧基團(tuán)分解而得到的過氧自由基的活性有抑制 作用，也就是說，為了使高分子鏈上的過氧基團(tuán)分解為具有引發(fā)單體聚合活
性的過氧自由基，就需要除去混合溶液中的氧氣。其中，除氧時(shí)間一般為1-30分鐘；除氧溫度一般控制在室溫以下即可，優(yōu)選在低溫下進(jìn)行，在一個(gè) 實(shí)施例中，將盛放混合溶液的容器放置于冰水混合液中進(jìn)行除氧過程。優(yōu)選 低溫下進(jìn)行除氧的主要原因?yàn)?，隨著除氧過程的進(jìn)行，混合溶液中氧氣含量 逐漸降低，體系中少量分解形成的過氧自由基的活性隨之增加，會(huì)出現(xiàn)局部 單體被引發(fā)聚合的情況，而由于此時(shí)并未達(dá)到引發(fā)溫度，故生成的單體聚合 物分子鏈較短，不利于形成規(guī)整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此為了減少在除氧過程中單 體被引發(fā)聚合的這種情況，除氧時(shí)的溫度控制在盡量低的溫度下。加熱過程將除去氧氣后的混合溶液在一定溫度下加熱反應(yīng)一革爻時(shí)間 后，即得產(chǎn)品。水凝膠的形成機(jī)理為如圖l所示，均勻分布在高分子鏈上 的過氧基團(tuán)受熱分解成過氧自由基，引發(fā)水溶性高分子鏈周圍的含有不飽和 碳 - 碳雙鍵的水溶性單體發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，均勻 的接枝于水溶性高分子鏈上的所述水溶性單體生成的高分子鏈不斷增長，并 隨著這些高分子鏈的增長，鏈間纏結(jié)程度不斷增加，最終形成規(guī)整的三維網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖1中所示，最終形成的水凝膠三維網(wǎng)絡(luò)中，水溶性單體生成的高分 子鏈主要存在三種形態(tài)，分別為(1) I型鏈即僅有一端接枝于水溶性高分子鏈上的高分子鏈。I型 鏈的形成過程為水溶性單體由水溶性高分子鏈上的自由基引發(fā)后，分子鏈 不斷增長，最后與體系中的小分子自由基發(fā)生鏈終止反應(yīng)，最終形成I型鏈。 相鄰水溶性高分子鏈之間的I型鏈之間發(fā)生物理纏結(jié)，形成物理交聯(lián)。形成 的物理交聯(lián)點(diǎn)隨著反應(yīng)時(shí)間的延長逐漸增加，水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度隨之增加。 I型鏈的特點(diǎn)為僅有一端是以化學(xué)交聯(lián)的方式與水溶性高分子連接，在水凝 膠溶脹過程中，水分子會(huì)破壞三維網(wǎng)絡(luò)中的物理交聯(lián)而不會(huì)破壞化學(xué)交聯(lián)。(2) II型鏈即兩端均接枝于所述水溶性高分子鏈上的高分子鏈。II型鏈的形成過程為水溶性單體由水溶性高分子鏈上的自由基引發(fā)后，分子鏈不斷增長，最后與相鄰的水溶性高分子鏈上接技的由水溶性單體 朵合而成的高分子鏈發(fā)生雙基中止反應(yīng)，最終形成II型鏈。這種鏈兩端均以化學(xué) 交聯(lián)的形式接枝在水溶性高分子鏈上，在水凝膠溶脹過程中不會(huì)被水分子破 壞，因此起到固定水凝膠網(wǎng)絡(luò)骨架的作用，保證凝膠不會(huì)溶解于水中；(3) III型鏈即兩端均未接枝于所述水溶性高分子鏈上的高分子 鏈。III型鏈的形成過程為由于輻照過氧化后的水溶性高分子溶液中存在 游離的小分子過氧基團(tuán)，加熱過程中形成游離的小分子過氧自由基，水溶性 單體由這些游離的小分子過氧自由基引發(fā)聚合，并最后與小分子過氧自由基發(fā)生鏈終止反應(yīng)，最終形成m型鏈。這些m型鏈穿插或纏繞于水凝膠三維 網(wǎng)絡(luò)中，在受到外部應(yīng)力作用時(shí)起到增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中鏈?zhǔn)惺軕?yīng)力能力的作用。綜上所述，在預(yù)輻照過氧化過程中，由于過氧自由基均勻的分布在水溶 性高分子鏈上，確保了在之后的熱引發(fā)聚合過程中，水溶性單體聚合而成的 高分子鏈能夠分布均勻的接枝在這些水溶性高分子鏈上，并且通過緊密的物 理纏結(jié)最終形成相對(duì)規(guī)整有序的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了水凝膠的結(jié)構(gòu)的規(guī)整 性和高交聯(lián)密度。由于水溶性高分子鏈上過氧基團(tuán)密度較大，由過氧自由基 引發(fā)產(chǎn)生的接枝鏈比較容易相互纏結(jié)而形成鏈?zhǔn)益準(zhǔn)鴥?nèi)、鏈與鏈之間都 存在強(qiáng)的氫鍵力作用。當(dāng)凝膠處于被壓縮狀態(tài)時(shí)，原有的水溶性高分子鏈和三種接枝高分子鏈同時(shí)受力，應(yīng)力能夠迅速的分散；當(dāng)凝膠處于被拉伸狀態(tài) 時(shí)，所有高分子長鏈從自由狀態(tài)到被完全拉伸開都有很大的伸縮范圍，這樣 可以在很大程度上分散應(yīng)力。經(jīng)過測量，采用本發(fā)明制備的水凝膠在含水量 90%時(shí)，水凝膠所能承受的壓縮強(qiáng)度基本可以達(dá)到一個(gè)兆帕以上，最大可以 達(dá)到數(shù)十兆帕，達(dá)到甚至超過人體肌肉所能承受的壓縮強(qiáng)度。整個(gè)水凝膠的 制備過程均在常壓下進(jìn)行，方法筒便且條件容易控制。以上對(duì)水凝膠的制備原理進(jìn)行說明和描述，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明制 備水凝膠的方法和設(shè)備作進(jìn)一步的說明和描述，此外提供對(duì)比例與本發(fā)明中 實(shí)施例進(jìn)行比較，可以更加清楚了解本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。但應(yīng)當(dāng)說明的是， 這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的方法和設(shè)備，而并不能將本發(fā)明的范圍局限 于此。
實(shí)施例1預(yù)輻照前在聚乙烯吡咯烷酮PVP (K30)粉末中通氧1小時(shí)，采用鈷源輻照4小時(shí)，輻照時(shí)溫度為100°C,劑量率為200戈瑞每分鐘，預(yù)輻照結(jié)束 后，將PVP粉末與水配制成溶液，將溶液與丙烯酸混合，混合液中PVP的 質(zhì)量百分含量為0.25%，丙烯酸的質(zhì)量百分含量為74.75%，通氮15分鐘后 將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為7(TC，反應(yīng)12小時(shí)后即 得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制 橫梁速度為10mm/min。測量得到，該樣品含水量為80%，其壓縮強(qiáng)度為 1.45MPa。實(shí)施例2將聚乙烯醇(脫醇度90%以上)按質(zhì)量比為1/3的比例與水配制成溶液， 采用鈷源通氧輻照1小時(shí)，輻照時(shí)溫度為40°C,輻照劑量率300戈瑞每分 鐘，輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酰胺混合，混合液中聚乙烯醇的質(zhì)量百分含 量為15%,丙烯酰胺的質(zhì)量百分含量為40%,通氬氣30分鐘后，將盛放混 合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為35。C,反應(yīng)24小時(shí)后即得產(chǎn)品， 在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度 為5mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為24.36MPa。實(shí)施例3將羧甲基殼聚糖按質(zhì)量比為1/20的比例與水配制成溶液，采用鈷源通 氧輻照3小時(shí)，輻照時(shí)溫度為0。C，輻照劑量率250戈瑞每分鐘，輻照結(jié)束 后，將溶液與N-乙烯基吡咯烷酮混合，混合液中羧曱基殼聚糖的質(zhì)量百分 含量為2.4%, N-乙烯基吡咯烷酮的質(zhì)量百分含量為49.6%，通氦氣10分鐘 后，將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)3小時(shí) 后即得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試， 控制橫梁速度為10mm/min。測量得到，該樣品含水量80%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為 9.41MPa。實(shí)施例4
將PVP (K30) 4姿質(zhì)量比為1/30的比例與水配制成溶液，采用鈷源通氧 輻照2.5小時(shí)，輻照時(shí)溫度為35。C，輻照劑量率200戈瑞每分鐘，輻照結(jié)束 后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中PVP的質(zhì)量百分含量為1.25%,丙烯 酸的質(zhì)量百分含量為61.25%,通氮?dú)?分鐘后，將盛放混合溶液的容器密 封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為45°C,反應(yīng)8小時(shí)后即得產(chǎn)品，產(chǎn)品含水量90% 時(shí)，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁 速度為10mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為10.60MPa, 含水量80%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為21.09MPa。對(duì)比例1針對(duì)實(shí)施例4提供對(duì)比例1，本對(duì)比例采用傳統(tǒng)的輻照法制備水凝膠。 將PVP (K30)按質(zhì)量比為1/30的比例與水配制成溶液，將溶液與丙烯酸混 合，混合液中PVP的質(zhì)量百分含量為1.25%,丙烯酸的質(zhì)量百分含量為 61.25%,通氮?dú)鈒分鐘后，將盛放混合溶液的容器密封，采用鈷源輻照2.5 小時(shí)，輻照時(shí)溫度為35°C,輻照劑量率200戈瑞每分鐘，輻照結(jié)束后即得 產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫 梁速度為10mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為O.lMPa。針對(duì)實(shí)施例4提供對(duì)比例2，本對(duì)比例采用傳統(tǒng)的化學(xué)法制備水凝月交。 將PVP (K30 )按質(zhì)量比為1/30的比例與水配制成溶液，將溶液與丙烯酸混 合，混合液中PVP的質(zhì)量百分含量為1.25%,丙烯酸的質(zhì)量百分含量為 61.25%,加入引發(fā)劑過硫酸銨，質(zhì)量百分含量為溶液固含量的0.5%,并加 入交聯(lián)劑曱叉，質(zhì)量百分含量為溶液固含量的0.5%,通氮?dú)鈒分鐘后，將 盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為45°C，反應(yīng)8小時(shí)后即得 產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫 梁速度為10mm/min。測量得到，該樣品含水量90。/。時(shí)，壓縮強(qiáng)度為0.05MPa， 含水量80%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為0.31MPa。對(duì)比例分析通過對(duì)比例1、 2,可以看出，采用輻射法制備出的水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度 低，而采用化學(xué)法制備水凝膠的過程復(fù)雜，需要根據(jù)水溶性高分子和水溶性 單體含量計(jì)算出引發(fā)劑和交聯(lián)劑的量并進(jìn)行準(zhǔn)確稱量，采用輻射法和化學(xué)法 制備出的水凝膠所具有的壓縮強(qiáng)度均遠(yuǎn)低于采用本發(fā)明中制備的水凝膠的 壓縮強(qiáng)度。實(shí)施例5預(yù)輻照前在聚丙烯酰胺(C-PAM)粉末中通氧4小時(shí)，采用鈷源通氧輻 照l小時(shí)，輻照時(shí)溫度為8(TC,劑量率為200戈瑞每分鐘，預(yù)輻照結(jié)束后， 將C-PAM粉末與巴豆酸溶液混合，混合液中C-PAM的質(zhì)量百分含量為5%， 巴豆酸的質(zhì)量百分含量為45%，通氮5分鐘后將盛放混合溶液的容器密封進(jìn) 行加熱，反應(yīng)溫度為50°C，反應(yīng)IO小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C條件下，用 電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為15mm/min。測量 得到，該樣品含水量85%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為6.32MPa。實(shí)施例6將聚丙烯酸按質(zhì)量比為1/1的比例與水配制成溶液，通氧2小時(shí)后，采 用鈷源輻照2小時(shí)，輻照時(shí)溫度為60°C,輻照劑量率250戈瑞每分鐘，輻 照結(jié)束后，將溶液與單體混合液混合，聚丙烯酸的質(zhì)量百分含量為40%,混 合單體溶液的質(zhì)量百分含量為20%,其余組分為水，其中所述單體混合液為 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)與丙烯酸基丙磺S臾按質(zhì)量比為10:1的比 例混合而成，通氮?dú)鈒分鐘后，將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng) 溫度為30。C,反應(yīng)48小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn) 機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為10mm/min。測量得到，該樣品 含水量90°/。時(shí)，壓縮強(qiáng)度為9.64MPa。實(shí)施例7采用熱水法將曱基纖維素按質(zhì)量比為1/6的比例與水配制成溶液，采用 鈷源通氧輻照3小時(shí)，輻照時(shí)溫度為20°C，輻照劑量率200戈瑞每分鐘， 輻照結(jié)束后，將溶液與單體混合液混合，混合液中曱基纖維素的質(zhì)量百分含
量為7%,單體混合液的質(zhì)量百分含量為51%,其中所述單體混合液為羥乙基丙烯酸酯與乙烯基甲醚按質(zhì)量比為4:1的比例混合而成，通氮?dú)?分鐘后， 將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為40°C,反應(yīng)6小時(shí)后即 得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制 橫梁速度為5mm/min。測量得到，該樣品含水量80%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為 26.65證a。實(shí)施例8將水溶性淀粉按質(zhì)量比為1/6的比例與水配制成溶液，通氧4小時(shí)后， 采用鈷源輻照2小時(shí)，輻照時(shí)溫度為50。C輻照劑量率200戈瑞每分鐘，輻 照結(jié)束后，將溶液與單體混合液混合，混合液中水溶性淀粉的質(zhì)量百分含量 為10%,單體混合液的質(zhì)量百分含量為30%，其中所述單體混合液為乙烯 基吡啶與戊二酸酐按質(zhì)量比為6:1的比例混合而成，通氮?dú)?分鐘后，將盛 放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為44。C,反應(yīng)12小時(shí)后即得產(chǎn) 品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁 速度為10mm/min。測量得到，該樣品含水量85%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為17.93MPa。實(shí)施例9預(yù)輻照前在水溶性膠原蛋白粉末中通氧3小時(shí)，采用鈷源通氧輻照4小 時(shí)，輻照時(shí)溫度為70°C,劑量率為200戈瑞每分鐘，預(yù)輻照結(jié)束后水溶性 膠原蛋白與水配制成溶液，將所述溶液與甲基丙烯酸混合，混合液中水溶性 膠原蛋白的質(zhì)量百分含量為14.5%,曱基丙烯酸的質(zhì)量百分含量為42%，通 氮?dú)?分鐘后，將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為41°C, 反應(yīng)12小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度 進(jìn)行測試，控制橫梁速度為5mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)， 壓縮強(qiáng)度為21.04MPa。實(shí)施例10將PVP (K30)纟姿質(zhì)量比為1/9的比例與水配制成溶液，采用鈷源通氧 輻照1.5小時(shí)，輻照時(shí)溫度為25°C,輻照劑量率200戈瑞每分鐘，輻照結(jié)束
后，將溶液與AMPS混合，混合液中PVP的質(zhì)量百分含量為2.5%, AMPS 的質(zhì)量百分含量為75%,通氮?dú)?分鐘后，將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行 加熱，反應(yīng)溫度為37。C,反應(yīng)12小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電 子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為5mm/min。測量得到， 該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為19.04MPa。實(shí)施例11將聚N-異丙基丙烯酰胺按質(zhì)量比為1/2的比例與水配制成溶液，采用鈷 源通氧輻照4小時(shí)，輻照時(shí)溫度為10°C,輻照劑量率200戈瑞每分鐘，輻 照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中聚N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量百 分含量為21.5%,丙烯酸的質(zhì)量百分含量為35.5%,通氬氣3分鐘后，將盛 放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為43°C,反應(yīng)1小時(shí)后即得產(chǎn) 品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁 速度為5mm/min。測量得到，該樣品含水量85%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為25.61MPa。實(shí)施例12預(yù)輻照前在聚乙二醇粉末中通氧3小時(shí)，采用鈷源輻照4小時(shí)，輻照時(shí) 溫度為15°C,劑量率為300戈瑞每分鐘，預(yù)輻照結(jié)束后聚乙二醇與水配制 成溶液，將所述溶液與AMPS混合，混合液中聚乙二醇的質(zhì)量百分含量為 10%, AMPS的質(zhì)量百分含量為30%,通氮?dú)?0分鐘后，將盛放混合溶液 的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為42。C，反應(yīng)6小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C 條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為 5mm/min。測量得到，該樣品含水量80%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為20.04MPa。實(shí)施例13將聚甲基丙烯酸按質(zhì)量比為1/60的比例與水配制成溶液，通氧2小時(shí) 后，采用鈷源輻照3小時(shí)，輻照時(shí)溫度為室溫，輻照劑量率400戈瑞每分鐘， 輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中聚曱基丙烯酸的質(zhì)量百分含量 為0.5%，丙烯酸的質(zhì)量百分含量為69.5%,通氮?dú)?0分鐘后，將盛放混合 溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為36。C,反應(yīng)36小時(shí)后即得產(chǎn)品，在 25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為5mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為18.55MPa。 實(shí)施例14將聚氧化乙烯4要質(zhì)量比為1/100的比例與水配制成溶液，通氧3小時(shí)后， 采用鈷源輻照3小時(shí)，輻照時(shí)溫度為60°C,輻照劑量率350戈瑞每分鐘， 輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中聚氧化乙烯的質(zhì)量百分含量為 0.5%，混合單體溶液的質(zhì)量百分含量為49.5%,通氮?dú)?0分鐘后，將盛放 混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為44°C，反應(yīng)48小時(shí)后即得產(chǎn)品， 在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度 為5mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為19.06MPa。實(shí)施例15將聚馬來酸按質(zhì)量比為1/29的比例與水配制成溶液，通氧2小時(shí)后， 采用鈷源輻照2小時(shí)，輻照時(shí)溫度為50°C，輻照劑量率250戈瑞每分鐘， 輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中聚馬來酸的質(zhì)量百分含量為 1.5%,混合單體溶液的質(zhì)量百分含量為55%,通氮?dú)?0分鐘后，將盛放混 合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為38。C，反應(yīng)36小時(shí)后即得產(chǎn)品， 在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度 為10mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為18.13MPa。實(shí)施例16采用熱水法將磺酸乙基纖維素按質(zhì)量比為1/10的比例與水配制成溶液， 采用鈷源通氧輻照3小時(shí)，輻照時(shí)溫度為20。C,輻照劑量率300戈瑞每分 鐘，輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中磺酸乙基纖維素的質(zhì)量百 分含量為6%,丙烯酸的質(zhì)量百分含量為34%，通氮?dú)?5分鐘后，將盛放 混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為70。C,反應(yīng)2小時(shí)后即得產(chǎn)品， 在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度 為20mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為2.63MPa。實(shí)施例17
采用熱水法將羧曱基羥乙基纖維素按質(zhì)量比為1/5的比例與水配制成溶液，采用鈷源通氧輻照3小時(shí)，輻照時(shí)溫度為20。C,輻照劑量率250戈瑞 每分鐘，輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中羧曱基羥乙基纖維素 的質(zhì)量百分含量為9%,丙烯酸的質(zhì)量百分含量為46%,通氮?dú)?5分鐘后， 將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為33。C,反應(yīng)24小時(shí)后即 得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制 橫梁速度為5mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為 19.47MPa。實(shí)施例18采用熱水法將曱基纖維素按質(zhì)量比為1/11的比例與水配制成溶液，采 用鈷源通氧輻照2小時(shí)，輻照時(shí)溫度為40。C,輻照劑量率200戈瑞每分鐘， 輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中曱基纖維素的質(zhì)量百分含量為 3.5%,丙烯酸的質(zhì)量百分含量為58%,通氮?dú)?0分鐘后，將盛放混合溶液 的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為48°C,反應(yīng)24小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C 條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為 15mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為8.64MPa。實(shí)施例19采用熱水法將羥乙基甲基纖維素按質(zhì)量比為1/39的比例與水配制成溶 液，采用鈷源通氧輻照2小時(shí)，輻照時(shí)溫度為室溫，輻照劑量率250戈瑞每 分鐘，輻照結(jié)束后，將溶液與曱基丙烯酸混合，混合液中羥乙基曱基纖維素 的質(zhì)量百分含量為1.25°/。，曱基丙烯酸的質(zhì)量百分含量為50%,通氮?dú)?0 分鐘后，將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為43°C,反應(yīng)24 小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測 試，控制橫梁速度為5mm/min。測量得到，該樣品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng) 度為25.04MPa。實(shí)施例20采用熱水法將水溶性聚氨酯樹脂按質(zhì)量比為1/20的比例與水配制成溶
液，采用鈷源通氧輻照2小時(shí)，輻照時(shí)溫度為室溫，輻照劑量率250戈瑞每 分鐘，輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中水溶性聚氨酯樹脂的質(zhì)量百分含量為2.75%，丙烯酸的質(zhì)量百分含量為42.25%，通氮?dú)釯O分鐘后， 將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為5TC，反應(yīng)1小時(shí)后即 得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制 橫梁速度為15mm/min。測量得到，該樣品含水量卯％時(shí)，壓縮強(qiáng)度為 4.81MPa。實(shí)施例21將黃原膠按質(zhì)量比為1/29的比例與水配制成溶液，采用鈷源通氧輻照1 小時(shí)，輻照時(shí)溫度為室溫，輻照劑量率100戈瑞每分鐘，輻照結(jié)束后，將溶 液與丙烯酸混合，混合液中黃原膠的質(zhì)量百分含量為2%,丙烯酸的質(zhì)量百 分含量為40%,通氮?dú)?0分鐘后，將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱， 反應(yīng)溫度為42。C，反應(yīng)48小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能 實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為5mm/min。測量得到，該樣 品含水量90%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為22.16MPa。實(shí)施例22采用熱水法將羧曱基淀粉按質(zhì)量比為1/7的比例與水配制成溶液，采用 鈷源通氧輻照4小時(shí)，輻照時(shí)溫度為室溫，輻照劑量率400戈瑞每分鐘，輻 照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中水溶性聚氨酯樹脂的質(zhì)量百分含 量為5%,丙烯酸的質(zhì)量百分含量為60%，通氮?dú)釯O分鐘后，將盛》文混合 溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為47。C，反應(yīng)24小時(shí)后即得產(chǎn)品，在 25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為 20mm/min。測量得到，該樣品含水量90°/。時(shí)，壓縮強(qiáng)度為3.34MPa。實(shí)施例23將水溶性淀粉按質(zhì)量比為1/4的比例與水配制成溶液，通氧4小時(shí)后， 采用鈷源輻照2小時(shí)，輻照時(shí)溫度為50。C輻照劑量率200戈瑞每分鐘，輻 照結(jié)束后，將溶液與單體混合液混合，混合液中水溶性淀粉的質(zhì)量百分含量
為50%,單體混合液的質(zhì)量百分含量為5%,其中所述單體混合液為乙烯基 吡啶與戊二酸酐按質(zhì)量比為5:1的比例混合而成，通氮?dú)?分鐘后，將盛放 混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為40°C，反應(yīng)24小時(shí)后即得產(chǎn)品， 在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度 為5mm/min。測量得到，該樣品含水量85°/。時(shí)，壓縮強(qiáng)度為2.91MPa。實(shí)施例24將聚乙二醇粉末按質(zhì)量比為1/10的比例與水配制成溶液，采用鈷源輻 照2.5小時(shí)，輻照時(shí)溫度為35°C，劑量率為300戈瑞每分鐘，預(yù)輻照結(jié)束后， 將聚乙二醇溶液與AMPS混合，混合液中聚乙二醇的質(zhì)量百分含量為45%, AMPS的質(zhì)量百分含量為11%,通氮?dú)?5分鐘后，將盛放混合溶液的容器 密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為45。C，反應(yīng)12小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C條件 下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁速度為5mm/min。 測量得到，該樣品含水量85%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為6.64MPa。實(shí)施例25采用熱水法將水溶性聚氨酯樹脂按質(zhì)量比為1/20的比例與水配制成溶 液，采用鈷源通氧輻照2小時(shí)，輻照時(shí)溫度為室溫，輻照劑量率350戈瑞每 分鐘，輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中水溶性聚氨酯樹脂的質(zhì) 量百分含量為42.5%，丙烯酸的質(zhì)量百分含量為15%，通氮?dú)?0分鐘后， 將盛放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為51°C，反應(yīng)1小時(shí)后即 得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制 橫梁速度為15mm/min。測量得到，該樣品含水量90°/。時(shí)，壓縮強(qiáng)度為 4.16MPa。實(shí)施例26將聚N-異丙基丙烯酰胺按質(zhì)量比為1/10的比例與水配制成溶液，采用 電子加速器輻照4小時(shí)，輻照時(shí)溫度為20。C,輻照劑量率250戈瑞每分鐘， 輻照結(jié)束后，將溶液與丙烯酸混合，混合液中聚N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量 百分含量為39%，丙烯酸的質(zhì)量百分含量為26%,通氬氣3分鐘后，將盛
放混合溶液的容器密封進(jìn)行加熱，反應(yīng)溫度為43°C，反應(yīng)1小時(shí)后即得產(chǎn)品，在25。C條件下，用電子萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)其壓縮強(qiáng)度進(jìn)行測試，控制橫梁 速度為5mm/min。測量得到，該樣品含水量80%時(shí)，壓縮強(qiáng)度為15.61MPa。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式 的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做 出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮 舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍 之中。
權(quán)利要求
1、一種制備水凝膠的方法，其包括以下步驟(1)預(yù)輻照過氧化過程在氧氣氣氛中，采用高能輻射源輻照水溶性高分子；(2)熱引發(fā)聚合過程將經(jīng)步驟(1)輻照后的所述水溶性高分子與一種或多種含有不飽和碳-碳雙鍵的水溶性單體混合并配制成溶液，再對(duì)混合液進(jìn)行除氧、加熱后，即得產(chǎn)品。
2、 如權(quán)利要求1所述的制備水凝膠的方法，其特征在于在預(yù)輻照過 氧化過程中的所述水溶性高分子為粉末狀或水溶性高分子溶液；在熱引發(fā)聚 合過程中的所述一種或多種含有不飽和碳-碳雙4建的水溶性單體為液體或 固體；其中所述水溶性高分子和所述一種或多種含有不飽和碳-碳雙鍵的水 溶性單體二者至少有一為溶液。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的制備水凝膠的方法，其特征在于所述水 溶性高分子為聚乙烯基吡咯烷酮、聚烯醇類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸類， 曱殼素類、纖維素類、淀粉、蛋白質(zhì)或糖類。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的制備水凝膠的方法，其特征在于所述含 有不飽和碳-碳雙鍵的水溶性單體為丙烯g吏及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生 物、N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羥乙酯、乙烯基甲醚、巴豆酸、2-丙烯酰胺 -2-曱基丙磺酸、丙烯酸基丙磺酸、酸酐類、甲基丙烯酰乙氧基季銨氯化物、 乙烯基吡啶。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的制備水凝膠的方法，其特征在于所述預(yù) 輻照過氧化過程中，輻照時(shí)溫度為0-100。C,輻照劑量為6-96千戈瑞。
6、 如權(quán)利要求1或2或5所述的制備水凝膠的方法，其特征在于所 述高能輻射源為產(chǎn)生Y射線的鈷源或產(chǎn)生高能電子束的電子加速器。
7、 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的制備水凝膠的方法，其特征在于 所述熱引發(fā)聚合過程中所述混合液中，所述水溶性高分子占總質(zhì)量的0.25-50%;所述含有不 飽和碳-碳雙鍵的水溶性單體占總質(zhì)量的5%-75%;其余組分為水；通過向所述混合液中通入氮?dú)夂?或惰性氣體進(jìn)行除氧；力口熱溫度為30-70 °C,加熱時(shí)間為1小時(shí)以上。
8、 一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠，由權(quán)利要求1-7的方法制備得 到，其特征在于所述三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由(1) 水溶性高分子鏈；以及(2) 由含有不飽和碳-碳雙鍵的水溶性單體聚合而成的高分子鏈構(gòu)成，其中，所述水溶性高分子鏈接枝有所述 《合而成的高分子鏈，并且相鄰 的所述聚合而成的高分子鏈間存在物理纏結(jié)。
9、 如權(quán)利要求8所述的水凝膠，其特征在于所述聚合而成的高分子 鏈包括以下一種或多種I型鏈，即僅有一端接枝于所述水溶性高分子鏈上的鏈；II型鏈，即兩端均接枝于所述水溶性高分子鏈上的鏈；III型鏈，即兩端均未接枝于所述水溶性高分子鏈上的鏈。
10、 如權(quán)利要求8所述的水凝膠，其特征在于所述水溶性高分子為聚 乙烯基吡咯烷酮、聚烯醇類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸類，曱殼素類、纖維 素類、淀粉、蛋白質(zhì)或糖類。
11、 如權(quán)利要求8所述的水凝膠，其特征在于所述含有不飽和碳-碳 雙鍵的水溶性單體為丙烯酸及其衍生物、丙烯酰胺及其衍生物、N-乙烯基吡 咯烷酮、丙烯酸羥乙酯、乙烯基甲醚、巴豆酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、 丙烯酸基丙磺酸、酸酐類、甲基丙烯酰乙氧基季銨氯化物、乙烯基吡啶。
12、如權(quán)利要求8所述的水凝膠，其特征在于所述水溶性高分子鏈占水凝膠總質(zhì)量的0.25-50%;所述聚合而成的高分子占水凝膠總質(zhì)量的 5%-75%;其余組分為水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度水凝膠及其制備方法。該方法為，首先進(jìn)行預(yù)輻照過氧化過程，然后進(jìn)行熱引發(fā)聚合過程。其中預(yù)輻照過氧化過程為，在氧氣氣氛中，采用高能輻射源輻照水溶性高分子或水溶性高分子溶液，在高分子鏈上接上過氧基團(tuán)；熱引發(fā)聚合過程為，將輻照后的水溶性高分子配制成溶液后與水溶性單體混合或輻照后的水溶性高分子溶液與水溶性單體混合，對(duì)混合液進(jìn)行除氧、加熱后，即得產(chǎn)品。本發(fā)明中制備水凝膠的方法簡單，并且制備出的水凝膠具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，原料選擇范圍大，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C08F277/00GK101161696SQ200710122579
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者汪輝亮, 毅 王, 王雪珍, 庭 黃 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)