本发明涉及水凝胶合成，具体为一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法与应用。
背景技术：
1、近年来，导电水凝胶在柔性传感、可穿戴、生物医学等领域被广泛应用。为进一步增强水凝胶伤口敷料促进伤口愈合的效果，人们需要提高抗菌型水凝胶的功能性，赋予水凝胶伤口敷料导电性。传统导电水凝胶以水为溶剂，在长期储存过程中易水分蒸发，使水凝胶丧失弹性和稳定性。除此之外，低温下水凝胶易结冰，严重影响其柔软性、透明性和导电性，这些问题限制了导电水凝胶的应用。
2、导电性抗菌伤口敷料的电导率与伤口皮肤相似，能够有效避免伤口感染并加速伤口愈合。因此，导电性伤口敷料的制备对于伤口愈合具有重要意义。近年来，离子导电水凝胶因其良好的生物相容性、高灵敏度、优异的机械性能和透明度引起广泛关注。氯化钙(cacl2)是一种无机盐离子化合物，广泛应用于干燥剂和道路融冰剂。因此，无机盐离子通过渗透分散在水凝胶网络中形成的离子导电水凝胶，还具有良好的防冻、防干燥性能，对提高导电水凝胶的性能并促进其实际应用具有积极意义。
3、壳聚糖一般情况下只能溶解在酸性环境中，限制了其进一步应用。选择壳聚糖季铵盐(hacc)作为水凝胶基材，无需提前溶解，可采用一锅法直接溶解在聚乙烯醇溶液中，在保持良好生物相容性的同时增强抗菌效果。聚丙烯酰胺(pam)水凝胶属于化学交联水凝胶，由于其良好的生物相容性、高亲水性及制备简单等特点被广泛应用在生物医学、柔性穿戴等领域。但纯pam水凝胶力学性能较差限制了其应用，为改善pam水凝胶的机械性能，现已开发许多双网络(dn)水凝胶和纳米(nc)复合水凝胶等新型水凝胶。聚乙烯醇(pva)作为硬而脆的刚性网络与软而韧的pam网络构建dn水凝胶，所制备的水凝胶具备良好的粘附性能和机械性能。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法与应用，本发明以聚乙烯醇、壳聚糖季铵盐和聚丙烯酰胺作为水凝胶网络的基材，纳米金属氧化物作为抗菌剂的主要来源，hacc协同抗菌并促进水凝胶的导电性，最终通过化学热聚合以及冻融循环法得到聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺导电抗菌dn水凝胶(php)，得到的双网络复合水凝胶具有良好的力学性能、优异的溶胀率、生物相容性及抗菌活性，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均高于99％；稳定的导电性和传感性能促进伤口处细胞再生，拓宽了水凝胶在生物医学领域的应用范围。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/纳米铁铜锌氧化物水凝胶溶液的制备：
5、s101.将聚乙烯醇溶于去离子水中，在90-100℃的温度条件下，搅拌1-3h至充分溶解，制得聚乙烯醇溶液；
6、s102.将所述聚乙烯醇溶液降温至65-70℃，以2％质量分数加入壳聚糖季铵盐充分混合1-2h，制得聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐水凝胶溶液；
7、s103.往所述聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐水凝胶溶液中加入纳米铁铜锌氧化物粉末，均质超声30-40min分散均匀，制得聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/纳米铁铜锌氧化物水凝胶溶液；
8、s2.聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物水凝胶的制备：
9、s201.在冰水浴环境中，向聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/纳米铁铜锌氧化物水凝胶溶液中依次加入10-20％质量分数的丙烯酰胺、n-n-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵，加入过硫酸铵快速搅拌溶解后进行脱泡处理，在60-70℃下热聚合4-6h进行化学交联，形成具有聚丙烯酰胺网络的水凝胶；
10、s202.将化学交联后的水凝胶冻融循环进行聚乙烯醇物理交联，循环3次后形成聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶；
11、s3.导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物水凝胶的制备：
12、将制得的聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶浸泡在不同质量分数的cacl2溶液中，获得导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶。
13、优选的，s101中，所述聚乙烯醇的质量分数限定为4-10％。
14、优选的，s103中，所述纳米铁铜锌氧化物粉末的添加量限定为总固含量质量分数的0.1％。
15、优选的，s201中，所述n-n-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵分别按照丙烯酰胺质量分数的0.07％和0.5％添加。
16、优选的，s202中，所述冻融循环的工艺步骤具体为：在-20℃的温度条件下冻20-24h后，室温溶解4-5h。
17、优选的，s3中，所述cacl2溶液的质量分数限定为10-30％。
18、一种根据所述的制备方法制备出的导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶在纺织织物中的应用。
19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20、本发明得到的双网络复合水凝胶具有良好的力学性能、优异的溶胀率、生物相容性及抗菌活性，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均高于99％；稳定的导电性和传感性能促进伤口处细胞再生，拓宽了水凝胶在生物医学领域的应用范围。
1.一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，s101中，所述聚乙烯醇的质量分数限定为4-10％。
3.根据权利要求1所述的一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，s103中，所述纳米铁铜锌氧化物粉末的添加量限定为总固含量质量分数的0.1％。
4.根据权利要求1所述的一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，s201中，所述n-n-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵分别按照丙烯酰胺质量分数的0.07％和0.5％添加。
5.根据权利要求1所述的一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，s202中，所述冻融循环的工艺步骤具体为：在-20℃的温度条件下冻20-24h后，室温溶解4-5h。
6.根据权利要求1所述的一种导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，s3中，所述cacl2溶液的质量分数限定为10-30％。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的制备方法制备出的导电抗菌多功能聚乙烯醇/壳聚糖季铵盐/聚丙烯酰胺/纳米铁铜锌氧化物双网络水凝胶在纺织织物中的应用。
