一种水性RAFT聚合的温敏型水凝胶制造技术

本发明专利技术涉及一种水性RAFT聚合的温敏型水凝胶，由于采用RAFT可逆加成‑断裂‑链转移聚合法引发单体聚合、交联，聚合物链可在聚合反应中处于松弛状态，聚合物水凝胶分子量分布窄，分子量、交联密度可控，且水凝胶组成一致、均匀，在低临界溶解温度(LCST)附近发生微小变化时，温敏性水凝胶能够表现出明显的相转变性能。合成工艺简单，反应条件温和；本发明专利技术还提供一种基于RAFT聚合的温敏型的制备方法。由于采用N‑异丙基丙烯酰胺为主单体、N，N’亚甲基双丙烯酰胺为交联单体，LCST在20～40℃之间，在药物释放、生物材料等领域具有较大应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种水性RAFT聚合的温敏型水凝胶
本专利技术涉及一种水凝胶的制备方法，尤其涉及一种水性RAFT聚合的温敏型水凝胶，属于水凝胶环保
技术背景水凝胶是平衡状态下含水的水合交联聚合体系，水凝胶是具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。水凝胶有良好的亲水性，在水中有很强的溶胀能力，但却不溶于水。水凝胶在使用过程中处溶胀状态，相当柔软，并具有橡胶弹性，可以减少对周围细胞和组织的机械冲撞和刺激。温敏性水凝胶是研究和应用最为广泛的一种刺激响应性水凝胶，当外界温度在其低临界溶解温度(LCST)附近发生微小变化时，温敏性水凝胶能够表现出明显的相转变性能。在实验操作中，这种相转变性能特别有利于进行细胞操作，比如可轻松向冷确的温敏性水凝胶中加入培养基，可通过给培养瓶降温的方式进行细胞离心收集。在凝胶状态时，它的高亲脂性为细胞增殖、细胞信号转导、气体质量交换以及细胞和组织对剪切力的防御等提供了非常有效的生长环境。近年来很多研究者报导了其在生物医学方面的潜在应用，如药物控释、生物分离等。中国专利CN201210571657.4涉及一种多孔温敏水凝胶缓释剂及其制备方法。以聚N-异丙基丙烯酰胺多孔温敏水凝胶为载体，在凝胶内负载上药物，利用聚N-异丙基丙烯酰胺的温度敏感特性，来实现对药物的控制释放。当温度低于水凝胶的LCST时，药物释放很慢，而当温度高于其LCST时，释放速率加快。中国专利CN201110386870.3公开了一种可原位增强温敏聚合物的合成方法，由双键功能单体均聚得到，或者由双键功能单体与碳酸酯、内酯、交酯中的一种共聚得到。水凝胶在较低温时为液体形态，而在生理温度下为凝胶形态，能方便的引入生物活性分子和生物信号，赋予材料特殊的生物活性，且水凝胶在生理环境下，能逐渐降解。现行关于温敏型水凝胶较多采用传统的自由基聚合，自由基聚合在很短的时间内有成千上万的单体才加反应形成聚合物链。同时由于单体反应时间非常快，导致聚合物链没有时间形成松弛，在聚合物中形成微凝胶，导致水凝胶结构不均匀、很多性能受影响。活性可控自由基反应体系中，聚合物有充分的时间松弛，但关于活性可控自由基反应制备温敏水凝胶的报道较少。
技术实现思路
本专利技术的首要目的旨在提供一种水性RAFT聚合的温敏型水凝胶。本专利技术的另一目的提供一种基于RAFT聚合的温敏型的制备方法。为克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术所述的一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶，其特征在于，由于采用可逆加成-断裂-链转移聚合法(RAFT法)引发单体聚合、交联，聚合物链可在聚合反应中处于松弛状态，聚合物水凝胶分子量分布窄，分子量、交联密度可控，且水凝胶组成一致、均匀，在低临界溶解温度(LCST)附近发生微小变化时，温敏性水凝胶能够表现出明显的相转变性能。由于采用N-异丙基丙烯酰胺为主单体、N，N’亚甲基双丙烯酰胺为交联单体，水凝胶LCST在20～40℃之间，在药物释放、生物材料等领域具有较大应用价值。本专利技术的一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶，其制备方法包括如下步骤：a)水凝胶的制备：将一定量的10～15份聚合单体、5～10份交联单体、0.5～1.2份引发剂、50～60份水分别加入反应装置中，经过搅拌溶解后液氮冷冻、抽真空待用；将2～5份还原剂、1～3份水溶性RAFT试剂溶解在10～20份水中搅拌下溶解，加入到上述溶液中，在25～35℃搅拌反应1～10h，得透明有弹性的胶状物；b)提纯水凝胶：取出a)步骤中的胶状物，在去离子水中浸泡24h，每隔2h换一次水，以除去反应杂质，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一种温敏型水凝胶。水凝胶温敏性测定：将干燥水凝胶样品置于不同温度下的去离子水中，溶胀平衡后，取出水凝胶，擦干其表面的水分，称重，计算各个温度下的平衡溶胀率，确定最低临界溶解温度(LCST)。其中，所述的聚合单体为N-异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或几种的组合；进一步地，优选为N-异丙基丙烯酰胺。所述的交联单体为N，N’亚甲基双丙烯酰胺。所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、偶氮二氰基戊酸中的一种或几种的组合。所述的还原剂为硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、次磷酸钠、次磷酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中的一种或几种的组合。所述的水溶性RAFT试剂为为α-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S，S’-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、二乙基二硫代氨基甲酸酯型季铵盐中的一种或两种。本专利技术的一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶制备方法的优点：工艺简单，反应条件温和，一步法合成，制备所得的聚合物水凝胶水性环保。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的一种水性RAFT聚合的温敏型水凝胶做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。实施例1一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶，其制备方法如下：a)水凝胶的制备：将一定量的8份N-异丙基丙烯酰胺、3份丙烯酰胺、6份N，N’亚甲基双丙烯酰胺、0.7份过硫酸铵、55份水分别加入反应装置中，经过搅拌溶解后液氮冷冻、抽真空待用；将2.4份硫代硫酸钠、2.1份水溶性RAFT试剂α-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐溶解在15份水中搅拌下溶解，加入到上述溶液中，在25℃搅拌反应5h，得透明有弹性的胶状物；b)提纯水凝胶：取出a)步骤中的胶状物，在去离子水中浸泡24h，每隔2h换一次水，以除去反应杂质，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一种温敏型水凝胶。温敏性测定：将干燥水凝胶样品置于不同温度下的去离子水中，溶胀平衡后，取出水凝胶，擦干其表面的水分，称重，计算各个温度下的平衡溶胀率，确定最低临界溶解温度(LCST)，经测定本实施例LCST为30±1℃。实施例2一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶，其制备方法如下：a)水凝胶的制备：将一定量的10份N-异丙基丙烯酰胺、1份丙烯酰胺、8份N，N’亚甲基双丙烯酰胺、0.6份偶氮二氰基戊酸中、60份水分别加入反应装置中，经过搅拌溶解后液氮冷冻、抽真空待用；将4.2份硫代硫酸钠、2.4份α-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐溶解在16份水中搅拌下溶解，加入到上述溶液中，在30℃搅拌反应6h，得透明有弹性的胶状物；b)提纯水凝胶：取出a)步骤中的胶状物，在去离子水中浸泡24h，每隔2h换一次水，以除去反应杂质，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一种温敏型水凝胶。温敏性测定：将干燥水凝胶样品置于不同温度下的去离子水中，溶胀平衡后，取出水凝胶，擦干其表面的水分，称重，计算各个温度下的平衡溶胀率，确定最低临界溶解温度(LCST)，经测定本实施例LCST为28±1℃。实施例3一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶，其制备方法如下：a)水凝胶的制备：将一定量的12份N-异丙基丙烯酰胺、6份N，N’亚甲基双丙烯酰胺、0.5份过硫酸铵、55份水分别加入反应装置中，经过搅拌溶解后液氮冷冻、抽真空待用；将4.2份硫代硫酸钾、2.1份水溶性RAFT试剂S，S’-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯溶解在16份水中搅拌下溶解，加入到上述溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶，其特征在于：所述的温敏型水凝胶，其制备方法包括如下步骤：a)水凝胶的制备：将一定量的10～15份聚合单体、5～10份交联单体、0.5～1.2份引发剂、50～60份水分别加入反应装置中，经过搅拌溶解后液氮冷冻、抽真空待用；将2～5份还原剂、1～3份水溶性RAFT试剂溶解在10～20份水中搅拌下溶解，加入到上述溶液中，在25～35℃搅拌反应1～10h，得一透明有弹性的胶状物；b)提纯水凝胶：取出a)步骤中的胶状物，在去离子水中浸泡24h，每隔2h换一次水，以除去反应杂质，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一种温敏型水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶，其特征在于：所述的温敏型水凝胶，其制备方法包括如下步骤：a)水凝胶的制备：将一定量的10～15份聚合单体、5～10份交联单体、0.5～1.2份引发剂、50～60份水分别加入反应装置中，经过搅拌溶解后液氮冷冻、抽真空待用；将2～5份还原剂、1～3份水溶性RAFT试剂溶解在10～20份水中搅拌下溶解，加入到上述溶液中，在25～35℃搅拌反应1～10h，得一透明有弹性的胶状物；b)提纯水凝胶：取出a)步骤中的胶状物，在去离子水中浸泡24h，每隔2h换一次水，以除去反应杂质，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一种温敏型水凝胶。2.如权利要求1所述的一种水性RAFT聚合法的温敏型水凝胶，其特征在于：所述的聚合单体为N-异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：许钧强，谢义鹏，康伦国，姚东生，
申请(专利权)人：合众佛山化工有限公司，韶关市合众化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44