本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)，具體涉及一種纖維素納米纖維增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
水凝膠是三維聚合物網(wǎng)絡(luò)在水中高度溶脹形成的塊狀材料，含有大量游離水，兼有固態(tài)和液態(tài)的特性，在吸液和保水等方面的突出性能，在日常生活與工業(yè)生產(chǎn)中有著十分廣泛的應(yīng)用，是一種發(fā)展迅速的高分子材料。
苯硼酸基團(tuán)與鄰二羥基可以形成動(dòng)態(tài)共價(jià)相互作用，具有葡萄糖刺激-響應(yīng)性。公開號(hào)為：cn105732887a，發(fā)明名稱為：“一種快速響應(yīng)葡萄糖敏感水凝膠的制備方法”；公開號(hào)為：cn104328083a，發(fā)明名稱為：“溫度和糖雙重敏感的水凝膠基材的制備方法及其應(yīng)用”，公布了苯硼酸基單重或者多重刺激-響應(yīng)水凝膠，在藥物釋放、組織工程等生物醫(yī)藥領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
但是水凝膠用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域時(shí)，需要滿足一定的力學(xué)性能。傳統(tǒng)小分子共價(jià)交聯(lián)劑交聯(lián)的苯硼酸基水凝膠呈現(xiàn)脆性，無法承受較大的應(yīng)變或者應(yīng)力，其應(yīng)用受到限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種纖維素納米纖維增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠及其制備方法，所述苯硼酸基水凝膠由功能性單體苯硼酸基乙烯基單體與主單體乙烯基單體在纖維素納米纖維分散液中共聚而成，利用纖維素納米纖維的高強(qiáng)度和高模量的特點(diǎn)，保持了苯硼酸基水凝膠的制備簡易性與可高度拉伸性，同時(shí)大幅提高了水凝膠的剛性、強(qiáng)度與斷裂能，對(duì)葡萄糖濃度和ph具有刺激-響應(yīng)性，通過改變主單體可以使水凝膠具有更多重刺激-響應(yīng)性。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一、一種纖維素納米纖維增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠
是以功能性苯硼酸基乙烯基單體和乙烯基主單體在纖維素納米纖維分散液中通過自由基共聚得到。
所述功能性苯硼酸基乙烯基單體選自下述單體的一種、任意二種或者三種，其分子式如下：
所述主單體為丙烯酰胺、n-異丙基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯中的一種、任意二種、任意三種或者四種。
二、一種纖維素納米纖維增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠的制備方法，該方法的步驟如下：
1)原料配比，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)：
2)自由基共聚條件為加熱引發(fā)聚合：通入氮?dú)饣蛘邭鍤獬?0min，氮?dú)饣蛘邭鍤夥諊罗D(zhuǎn)移至模具中，加熱溫度45～80℃，加熱時(shí)間4～48h。
所述所述纖維素納米纖維為存在一個(gè)維度在1～100nm的纖維素及其衍生材料，為纖維素納米纖維或者纖維素納米晶。
所述交聯(lián)劑為n,n-亞甲基雙丙烯酰胺或者聚乙二醇二丙烯酸酯。
所述引發(fā)劑為過硫酸銨或者過硫酸鉀。
本發(fā)明具有的有益效果是：
1)本發(fā)明通過自由基共聚法制備纖維素納米纖維增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠，制備方法簡單，通過改變水凝膠制備組分含量可以調(diào)控水凝膠性能；
2)所得水凝膠為氫鍵交聯(lián)水凝膠，水凝膠保持了苯硼酸基水凝膠的制備簡易性與可高度拉伸性，同時(shí)大幅提高了水凝膠的剛性、強(qiáng)度與斷裂能；
3)所得水凝膠對(duì)葡萄糖濃度和ph具有刺激-響應(yīng)性，通過改變主單體可以使水凝膠具有更多重刺激-響應(yīng)性。
本發(fā)明所述方法旨在選用功能性苯硼酸基乙烯基單體和乙烯基主單體，在纖維素納米纖維分散液中通過自由基共聚法得到力學(xué)性能優(yōu)異的功能性水凝膠，從而實(shí)現(xiàn)水凝膠在生物醫(yī)藥和智能材料等方面的應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
下面是本發(fā)明的實(shí)施例，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
對(duì)比例1：
將0.842g丙烯酰胺和20mg3-丙烯酰氨基苯硼酸，溶于5.0ml去離子水中，加入2.7mg過硫酸銨，鼓入氬氣除氧30min，氬氣氛圍下轉(zhuǎn)移至模具中，放入烘箱中65℃下反應(yīng)8h，即可得到苯硼酸基水凝膠。
實(shí)施例1：
將1.35g丙烯酰胺和32mg3-丙烯酰氨基苯硼酸，溶于含40mg纖維素納米纖維的8.0ml去離子水中，加入4.4mg過硫酸銨，鼓入氬氣除氧30min，氬氣氛圍下轉(zhuǎn)移至模具中，放入烘箱中65℃下反應(yīng)8h，即可得到纖維素納米纖維增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠。
實(shí)施例2：
將1.35g丙烯酰胺和32mg3-丙烯酰氨基苯硼酸，溶于含20mg纖維素納米纖維的8.0ml去離子水中，加入4.4mg過硫酸銨，鼓入氬氣除氧30min，氬氣氛圍下轉(zhuǎn)移至模具中，放入烘箱中65℃下反應(yīng)8h，即可得到纖維素納米纖維增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠。
實(shí)施例3：
將1.35g丙烯酰胺和32mg4-丙烯酰氨基苯硼酸，溶于含40mg纖維素納米纖維的8.0ml去離子水中，加入4.4mg過硫酸銨，鼓入氬氣除氧30min，氬氣氛圍下轉(zhuǎn)移至模具中，放入烘箱中65℃下反應(yīng)8h，即可得到納米纖維素增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠。
實(shí)施例4：
將1.35g丙烯酰胺和60mg4-(2-丙烯酰胺基乙基氨基甲酰)-3-氟苯硼酸，溶于含40mg纖維素納米纖維的8.0ml去離子水中，加入4.4mg過硫酸銨，鼓入氬氣除氧30min，氬氣氛圍下轉(zhuǎn)移至模具中，放入烘箱中65℃下反應(yīng)8h，即可得到納米纖維素增強(qiáng)苯硼酸基水凝膠。