动态二硫键/氢键双交联的高韧性自愈合聚氨酯水凝胶

摘要

通过动态共价二硫键/非共价氢键协同交联策略构建了自愈合聚氨酯水凝胶.利用合成的四官能度3,3′-二硫基双丙烷-1,2-二醇为交联剂对聚乙二醇基聚氨酯预聚物进行扩链固化，经溶剂置换获得聚氨酯水凝胶（SPUG），并通过冷冻干燥得到相应的干胶（DSPUG）.对凝胶（或干胶）的理化性能进行了研究.结果表明，DSPUG具有优异的热稳定性[5%热失重温度(T_5%)高于250℃]和远低于室温的玻璃化转变温度（T_g<0℃）；随着二硫键含量的增加，水凝胶的表面亲水性和平衡溶胀率逐渐降低，保水能力增强.力学测试结果表明，SPUG呈现弹性形变，具有优异的拉伸、压缩韧性和压缩抗疲劳性能，交联度适中的SPUG-II的最大拉伸强度、断裂伸长率和断裂韧性分别达到112.2 kPa, 459.4%和267.6 kJ/m³.动态键赋予了SPUG多重响应性：在50℃下自愈合2 h的自愈合效率高于90%；氧化还原刺激可实现凝胶-溶胶可逆转变.噻唑蓝（MTT）法证实孵育72 h后的细胞增殖率>80%，展现出良好的细胞相容性.该水凝胶具有优异的力学性能、凝胶-溶胶可逆转变、高效的自愈合性能及良好的细胞相容性，在医用材料领域展现出较好的应用前景.

关键词

聚氨酯水凝胶 / 自愈合 / 韧性 / 二硫键 / 氢键