[0049] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0050] 一种水凝胶，主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0051] 水溶性高分子材料0.08-9份、共聚单体1-60份、壳聚糖0.2-7份、pH调节剂0.1-6份、光引发剂0.001-0.05份和水8-90份；
[0052] 优选的，所述共聚单体包括0.8-40重量份丙烯酰胺和0.2-20重量份丙烯酸。
[0053] 本发明中的水凝胶由0.08-9份水溶性高分子材料、1-60份共聚单体、0.2-7份壳聚糖、0.1-6份pH调节剂、0.001-0.05份光引发剂和8-90份水。丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物和壳聚糖提供了以弱氢键和强静电交联为主的网络，亲水性高分子材料提供了以弱氢键和强结晶域为主的网络，两种网络的相互贯穿，相互协同有利于提高水凝胶的拉伸性能，得到的水凝胶拥有优异的机械性能和自愈合能力。
[0054] 水溶性高分子材料的重量份数典型但非限制性的例如为0.08份、0.1份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份或9份。
[0055] 共聚单体的重量份数典型但非限制性的例如为1份、1.5份、2份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份或60份。
[0056] 壳聚糖的重量份数典型但非限制性的例如为0.2份、0.4份、1份、2份、3份、4份、4.8份、6份或7份。
[0057] pH调节剂的重量份数典型但非限制性的例如为0.1份、0.2份、0.5份、1份、2份、3份、4份、5份或6份。
[0058] 光引发剂的重量份数典型但非限制性的例如为0.001份、0.005份、0.01份、0.02份、0.03份、0.04份或0.05份。
[0059] 水的重量份数典型但非限制性的例如为8份、9份、10份、15份、20份、30份、40份、50份、60份、70份、80份或90份。
[0060] 优选地，所述水凝胶主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0061] 水溶性高分子材料0.1-4份、共聚单体1.5-45份、壳聚糖0.4-4.8份、pH调节剂0.2-4份、光引发剂0.01-0.03份和水10-80份；
[0062] 通过进一步优选水溶性高分子材料、共聚单体、壳聚糖、pH调节剂、光引发剂和水的配比，得到的水凝胶具有更优异的机械性能和自愈合能力。
[0063] 优选的，所述共聚单体包括1-30重量份丙烯酰胺和0.5-15重量份丙烯酸。
[0064] 优选地，所述水溶性高分子材料包括聚乙烯醇、明胶、淀粉和琼脂中的至少一种；
[0065] 优选地，所述水溶性高分子材料为聚乙烯醇，更优选地，所述聚乙烯醇包括1795型、1797型和1799型中的至少一种。
[0066] 本发明利用水溶性高分子材料聚乙烯醇、明胶、淀粉和琼脂中的氢键和结晶域网络，与聚丙烯酰胺和壳聚糖形成氢键交联网络，再与丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物及壳聚糖形成的静电交联网络相互贯穿，形成双网络结构的杂化水凝胶，该水凝胶具有优异的机械性能和自愈合能力，并且油水分离效率高。
[0067] 优选地，所述光引发剂包括2-羟基-2-甲基苯丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯和二苯基乙酮中的至少一种。
[0068] 光引发剂是一类能在紫外光区(250～420nm)或可见光区(400～800nm)吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子等，从而引发单体聚合交联固化的化合物。本发明选用2-羟基-2-甲基苯丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯和二苯基乙酮中的至少一种物质作为光引发剂，可得到性能更加优异的水凝胶。
[0069] 优选地，所述pH调节剂选自乙酸和盐酸中的一种。
[0070] 通过pH调节剂将溶液的pH调节到2-6，可利用低浓度的酸进行微调。
[0071] 如上所述的水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0072] 将水溶性高分子材料、共聚单体和水混合，然后加入pH调节剂和壳聚糖，再加入光引发剂，避光处理后得到预聚液，紫外光照射所述预聚液，得到水凝胶。
[0073] 本发明采用简易的一锅法控温技术得到预聚液，在紫外光照下引发聚合得到水凝胶，原料易得，成本低，适合于工业化生产，通过该方法获得的杂化物理水凝胶具有优良的拉伸性能，优异的自愈合能力。
[0074] 优选地，所述水溶性高分子化合物、共聚单体和水是在75-99℃下进行所述混合的操作，更优选为80-90℃；
[0075] 所述水溶性高分子化合物、共聚单体和水混合需要加热搅拌，加热的温度典型但非限制性的例如为75℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、95℃或99℃。
[0076] 优选地，所述水溶性高分子化合物、共聚单体和水混合的时间为60-200min，更优选为100-150min；
[0077] 水溶性高分子化合物、共聚单体和水混合的时间典型但非限制性的例如为60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、180min或200min。
[0078] 优选地，所述加入壳聚糖后要进行加热搅拌，优选地，所述加热的温度为75-99℃，更优选为80-90℃；
[0079] 加热的温度典型但非限制性的例如为75℃、80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、95℃或99℃。
[0080] 优选地，所述搅拌的时间为30-70min，更优选为40-50min；
[0081] 搅拌的时间典型但非限制性的例如为30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min或70min。
[0082] 优选地，所述预聚液置于长方体或圆柱体的模具中，再进行紫外光照；
[0083] 更优选地，所述长方体模具的长为6-40mm，宽为3-30mm，高为1-25mm；
[0084] 长方体模具的长典型但非限制性的例如为6mm、10mm、20mm、30mm或40mm。
[0085] 长方体模具的宽典型但非限制性的例如为3mm、5mm、10mm、20mm或30mm。
[0086] 长方体模具的高典型但非限制性的例如为1mm、5mm、10mm、15mm、20mm或25mm。
[0087] 更进一步优选地，所述圆柱体模具的高为5-40mm，底面直径为3-30mm。
[0088] 圆柱体模具的高典型但非限制性的例如为5mm、10mm、15mm、20mm、30mm或40mm。
[0089] 圆柱体模具的底面直径典型但非限制性的例如为3mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm或30mm。
[0090] 所述的水凝胶在制备复合网状结构材料的油水分离涂层中的应用。
[0091] 一种油水分离器，包括载体和结合在所述载体上如上所述的水凝胶，所述载体选自金属网、尼龙网、玻璃纤维网和滤纸中的一种；
[0092] 优选地，所述载体为金属网，更优选地，所述金属网是不锈钢网或铜网；
[0093] 更优选地，所述金属网的网孔孔径为30-60μm，更优选为40-50μm。
[0094] 所述金属网的网孔孔径典型但非限制性的例如为30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm或60μm。
[0095] 如上所述的油水分离器的制作方法，包括以下步骤：
[0096] 将所述载体浸没在所述预聚液中，使载体上均匀布满所述预聚液，然后在紫外光照射下，所述载体上的预聚液聚合成水凝胶，得到油水分离器；
[0097] 优选地，所述紫外光照射时间为6-18h，更优选为8-12h。
[0098] 紫外光照射时间典型但非限制性的例如为6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、15h或18h。
[0099] 优选地，所述载体上形成所述水凝胶的厚度为300nm-500μm，更优选为100-300μm。
[0100] 水凝胶的厚度典型但非限制性的例如为300nm、100μm、200μm、300μm、400μm或500μm。
[0101] 本发明中的载体的网孔孔径为30-60μm，结合载体上形成所述水凝胶的厚度为300nm-500μm，得到的油水分离器分离速度快，分离效果好，具有更突出的形变能力和优异的自愈合能力。
[0102] 在一种优选地实施方案中，所述水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0103] (1)将0.08-9份水溶性高分子材料、1-60份共聚单体和8-90份水加入到烧杯中，在75-99℃下搅拌60-200min，使水溶性高分子材料和共聚单体充分溶解，得到透明的均匀液体；
[0104] (2)然后再向上述步骤(1)所制的透明的均匀液体中加入0.1-6份pH调节剂和0.2-7份壳聚糖，并通入氮气继续在75-99℃下加热搅拌30-70min，直到壳聚糖完全溶于混合液中，得到粘稠的液体；
[0105] (3)向步骤(2)得到的粘稠的液体中加入0.001-0.05份光引发剂并置于背光处冷却至室温，得到预聚液；
[0106] (4)将上述步骤(3)中的预聚液置于长方体或圆柱体模具中并于紫外光下照射6-18h，得到杂化水凝胶。
[0107] 在一种优选地实施方案中，所述油水分离器的制备方法，包括以下步骤：
[0108] 将所述不锈钢网或铜网浸没在所述预聚液中，使不锈钢网或铜材质的网上均匀布满所述预聚液，然后在紫外光下照射6-18h，在所述不锈钢网或铜材质的网上预聚液聚合成厚度为300nm-500μm的水凝胶，得到油水分离器；
[0109] 下面结合具体的实施例、对比例和附图，对本发明做进一步说明。
[0110] 实施例1
[0111] 一种水凝胶，主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0112] 1795型聚乙烯醇0.08份、丙烯酰胺份0.8份、丙烯酸0.2份、壳聚糖0.35份、冰乙酸0.1份、2-羟基-2-甲基苯丙酮0.001份和水8份。
[0113] 所述水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0114] (1)称取1795型聚乙烯醇，丙烯酰胺和丙烯酸溶解到水中，在75℃下加热200min，得到透明混合液；
[0115] (2)量取一定量的冰乙酸加入到步骤(1)得到的透明混合液中，调节其pH为酸性后将壳聚糖加入其中，并通入氮气继续在75℃下加热搅拌70min，使壳聚糖全部溶解得到极为粘稠的混合液，再加入2-羟基-2-甲基苯丙酮置于暗处冷却至室温得到预聚液；
[0116] (3)将步骤(2)中的部分预聚液密封在长为6mm，宽为3mm，高为1mm的长方体模具中，在紫外光下照射6h，得到水凝胶。
[0117] 所述油水分离器的制备方法，包括以下步骤：
[0118] 截取一张正方形不锈钢网浸入到上述剩余预聚液中，使上面均匀布满溶液，后将该不锈钢网密封置于紫外光下聚合，紫外光照射时间为6h，水凝胶厚度为300nm，得到油水分离器。
[0119] 实施例2
[0120] 一种水凝胶，主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0121] 淀粉9份、丙烯酰胺份40份、丙烯酸20份、壳聚糖8份、盐酸1份、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮0.05份和水90份。
[0122] 所述水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0123] (1)称取淀粉，丙烯酰胺和丙烯酸溶解到水中，在99℃下加热60min，得到透明混合液；
[0124] (2)量取一定量的盐酸加入到步骤(1)得到的透明混合液中，调节其pH为酸性后将壳聚糖加入其中，并通入氮气继续在99℃下加热搅拌30min，使壳聚糖全部溶解得到极为粘稠的混合液，再加入2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮置于暗处冷却至室温得到预聚液；
[0125] (3)将步骤(2)中的部分预聚液密封在长为40mm，宽为25mm，高为25mm的长方体模具中，在紫外光下照射18h，得到水凝胶。
[0126] 所述油水分离器的制备方法，包括以下步骤：
[0127] 截取一张正方形不锈钢网浸入到上述剩余预聚液中，使上面均匀布满溶液，后将该不锈钢网密封置于紫外光下聚合，紫外光照射时间为18h，水凝胶厚度为500μm，得到油水分离器。
[0128] 实施例3
[0129] 一种水凝胶，主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0130] 琼脂0.3份、丙烯酰胺1份、丙烯酸1.5份、壳聚糖0.4份、冰醋酸0.2份、2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯0.01份和水10份。
[0131] 所述水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0132] (1)称取琼脂、丙烯酰胺和丙烯酸溶解到水中，在80℃下加热150min，得到透明混合液；
[0133] (2)量取一定量的冰乙酸加入到步骤(1)得到的透明混合液中，调节其pH为酸性后将壳聚糖加入其中，并通入氮气继续在80℃下加热搅拌50min，使壳聚糖全部溶解得到极为粘稠的混合液，再加入2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯置于暗处冷却至室温得到预聚液；
[0134] (3)将步骤(2)中的部分预聚液密封在高为5mm，底面直径为3mm的圆柱体模具中，在紫外光下照射12h，得到水凝胶。
[0135] 所述油水分离器的制备方法，包括以下步骤：
[0136] 截取一张正方形尼龙网浸入到上述剩余预聚液中，使上面均匀布满溶液，后将该尼龙网密封置于紫外光下聚合，紫外光照射时间为8h，水凝胶厚度为100μm，得到油水分离器。
[0137] 实施例4
[0138] 一种水凝胶，主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0139] 1799型聚乙烯醇4份、丙烯酰胺20份、丙烯酸15份、壳聚糖5份、冰乙酸4份、二苯基乙酮0.03份和水80份。
[0140] 所述水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0141] (1)称取1799型聚乙烯醇、丙烯酰胺和丙烯酸溶解到水中，在90℃下加热100min，得到透明混合液；
[0142] (2)量取一定量的冰乙酸加入到步骤(1)得到的透明混合液中，调节其pH为酸性后将壳聚糖加入其中，并通入氮气继续在90℃下加热搅拌40min，使壳聚糖全部溶解得到极为粘稠的混合液，再加入2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯置于暗处冷却至室温得到预聚液；
[0143] (3)将步骤(2)中的部分预聚液密封在高为40mm，底面直径为30mm的圆柱体模具中，在紫外光下照射8h，得到水凝胶。
[0144] 所述油水分离器的制备方法，包括以下步骤：
[0145] 截取一张正方形铜网浸入到上述剩余预聚液中，使上面均匀布满溶液，后将该不锈钢网密封置于紫外光下聚合，紫外光照射时间为12h，水凝胶厚度为300μm，得到油水分离器。
[0146] 实施例5
[0147] 一种水凝胶，主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0148] 1797型聚乙烯醇2份、丙烯酰胺10份、丙烯酸8份、壳聚糖2份、冰乙酸2份、2-羟基-2-甲基苯丙酮0.02份和水50份。
[0149] 所述水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0150] (1)称取1797型聚乙烯醇、丙烯酰胺和丙烯酸溶解到水中，在85℃下加热120min，得到透明混合液；
[0151] (2)量取一定量的冰乙酸加入到步骤(1)得到的透明混合液中，调节其pH为酸性后将壳聚糖加入其中，并通入氮气继续在85℃下加热搅拌45min，使壳聚糖全部溶解得到极为粘稠的混合液，再加入2-羟基-2-甲基苯丙酮置于暗处冷却至室温得到预聚液；
[0152] (3)将步骤(2)中的部分预聚液密封在高为20mm，底面直径为10mm的圆柱体模具中，在紫外光下照射10h，得到水凝胶。
[0153] 所述油水分离器的制备方法，包括以下步骤：
[0154] 截取一张正方形玻璃纤维网浸入到上述剩余预聚液中，使上面均匀布满溶液，后将该玻璃纤维网密封置于紫外光下聚合，紫外光照射时间为10h，水凝胶厚度为200μm，得到油水分离器。
[0155] 实施例6
[0156] 一种水凝胶，主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0157] 1797型聚乙烯醇3份、丙烯酰胺15份、丙烯酸10份、壳聚糖3份、冰乙酸3份、2-羟基-2-甲基苯丙酮0.025份和水60份。
[0158] 所述水凝胶的制备方法与实施例5相同。
[0159] 所述油水分离器的制备方法与实施例5相同。
[0160] 对比例1
[0161] 一种水凝胶，主要由以下重量份数的原料制备得到：
[0162] 1797型聚乙烯醇0.01份、丙烯酰胺45份、丙烯酸35份、壳聚糖0.1份、冰乙酸9份、2-羟基-2-甲基苯丙酮0.08份和水7份。
[0163] 所述水凝胶的制备方法与实施例5相同。
[0164] 所述油水分离器的制备方法与实施例5相同。
[0165] 与实施例5不同的是，对比例1中的各组分的重量份数不在本发明要保护的范围之内。
[0166] 对比例2
[0167] 一种水凝胶，除未加入1795型聚乙烯醇以外，其他操作步骤与实施例1相同。
[0168] 对比例3
[0169] 一种水凝胶，除未加入丙烯酸以外，其他操作步骤与实施例1相同。
[0170] 试验例
[0171] 对实施例1-6和对比例1-3中的水凝胶进行机械性能测试、自愈合性能测试和油水分离效率测试，测试结果如表一所示。
[0172] (1)水凝胶机械性能测试
[0173] 将水凝胶制备为测试样条用于拉伸应力应变的测试，测试过程如下：将水凝胶制备为长10mm，直径为7mm的样条各5个，在室温下以30mm/min的拉伸速率用拉力机来测定所制备水凝胶的拉伸应力应变。
[0174] (2)水凝胶自愈合性能测试
[0175] 将长10mm，直径为7mm自愈合水凝胶样条在室温下以30mm/min的拉伸速率，用拉力机来测定在25℃和85℃下所愈合的水凝胶的拉伸应力应变。
[0176] (3)油水分离效率测试
[0177] 将油水分离器置于烧杯和布氏漏斗中间，将油水混合物从上方倾倒漏斗中，观察到未有水滴流下后，取出部分下方的水用红外测油仪测出其中油的含量，计算该油水分离器的分离效率。
[0178] 表一 水凝胶的机械性能、自愈合效率和油水分离效率测试结果
[0179]
[0180] 由表一可知，实施例1-6制得的水凝胶具有优异的机械性能和自愈合性能，拉伸应变高达2800％以上，拉伸应力在162kPa以上，自愈合效率在25℃时可达40-50％，85℃时可达82％以上，实施例1-6制得的油水分离器具有优异的分离效率，分离效率高达99％以上。
[0181] 对比例1与实施例5不同的是，对比例1中的各组分的重量份数不在本发明要保护的范围之内，制得的水凝胶机械性能和自愈合能力差，对比例1制得的油水分离器的油水分离效率低。
[0182] 对比例2中的水凝胶，除未加入1795型聚乙烯醇以外，其他操作步骤与实施例1相同，对比例2是丙烯酸和丙烯酰胺共聚物与壳聚糖形成的静电交联水凝胶(P(AM-co-AA)/CS)；对比例3中的水凝胶，除未加入丙烯酸以外，其他操作步骤与实施例1相同，对比例3是聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和壳聚糖形成的氢键交联水凝胶(PVA/PAM/CS)。结合图1及表一可知，对比例2和对比例3得到的水凝胶的机械性能和自愈合能力较差，制得的油水分离器的油水分离效率低。由此可知，单一的氢键交联水凝胶或静电交联水凝胶在机械性能、自愈合能力及油水分离效率方面较差。本发明中实施例1中形成的氢键交联网络和静电交联网络的双网络相互贯穿结构的水凝胶(PVA/P(AM-co-AA)/CS)具有优异的机械性能、自愈合能力和油水分离效率。
[0183] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
