本发明专利技术涉及智能水凝胶技术领域，具体涉及一种新型聚N‑异丙基丙烯酰胺水凝胶，二季戊四醇和6‑己内酯反应得到二季戊四醇聚己内酸酯；甲基丙烯酰氯与二季戊四醇聚己内酸酯反应得到甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯；N‑异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯反应得到新型聚N‑异丙基丙烯酰胺水凝胶。采用NIPAAm做为聚合主体，保证了水凝胶的温度智能响应性能，有利于模拟实际生物环境；通过引入含聚己内酯功能链段的多臂交联剂可实现对水凝胶响应温度的调节；采用生物相容性好的含聚己内酯功能链段的多臂交联剂，可显著改善水凝胶的力学性能，从而更能满足实际应用的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能水凝胶
，具体涉及一种新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，还涉及其制备方法及应用。
技术介绍
水凝胶是具有三维交联网络结构而在水溶液中能够溶胀吸收大量的水而又不溶解的聚合物。一般来说，水凝胶可分为传统水凝胶和智能水凝胶。传统的水凝胶是一类不能对外界刺激作出响应的聚合物，也称之为非刺激响应水凝胶。而智能水凝胶又可称为刺激响应性水凝胶，亦或者敏感性水凝胶，是一类能对外界刺激产生响应的水凝胶。外界刺激主要包括：温度、pH、电场、磁场、光或压力等。因此，根据刺激信号的不同，可以分为温度敏感性水凝胶、pH敏感性水凝胶、电场敏感性水凝胶、磁场敏感性水凝胶及压力敏感性水凝胶等。智能响应水凝胶能够对外界刺激产生响应的特性使其在许多领域具有潜在的应用前景如人造肌肉、开关器件、传感器、药物的控制释放及靶向药物的运输等。因此，有关智能水凝胶的研究与应用已成为功能高分子材料领域的热点之一。一般而言，温度是最易于操作实施的刺激信号之一，同时也是人体环境的重要的生理参数之一。因此，温敏性水凝胶是目前研究最早也是最广的一类，其中聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）是温敏性水凝胶的最典型代表之一，也是迄今为止研究最为深入的一类温敏性水凝胶。目前，PNIPAAm水凝胶在生物医药、形状记忆、色谱技术、器件、反应控制及装饰等领域得到了广泛的研究。然而，PNIPAAm水凝胶也存在一定的缺点，如力学性能差、响应速率慢以及有一定的毒性，生物可降解性差等。CN201410181483.X记载了一种基于双（甲基）丙烯酸封端聚己内酯和双（甲基）丙烯酸聚乙二醇酯为大分子交联剂的PNIPAAm水凝胶，该水凝胶具有互穿网络结构，由于引入了生物可降解的聚己内酯（PCL）和聚乙二醇（PEG）链段，因此该水凝胶表现出良好的生物相容性和力学系能。然而由于采用了双烯烃封端大分子交联剂，所制备水凝胶的交联密度和力学性能还有待提高。
技术实现思路
为了解决现有技术中PNIPAAm水凝胶力学性能差的缺点，本专利技术的首要目的在于提供一种具有优异力学性能的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，具体来说，是一种以甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯（DPCLMAC）为六臂交联剂的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。本专利技术的另一目的在于提供一种以甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯（DPCLMAC）为六臂交联剂的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供一种上述以甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯（DPCLMAC）为六臂交联剂的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶在生物医学领域中的应用。本专利技术通过以下技术方案实现：一种新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，是通过以下步骤制备得到的：（1）二季戊四醇和6-己内酯（ε-己内酯，ε-CL）反应得到二季戊四醇聚己内酸酯；（2）甲基丙烯酰氯与二季戊四醇聚己内酸酯反应得到甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯；（3）N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯反应得到新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。反应过程如下： 所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（1）中二季戊四醇与6-己内酯（ε-CL）的摩尔比为1:60-100，优选1:60。所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（2）中二季戊四醇聚己内酸酯与甲基丙烯酰氯的摩尔比为1:21-36。所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（3）中N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯质量比为1：0.04~0.1。所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（1）中二季戊四醇和6-己内酯（ε-CL）熔融混合均匀，加入催化剂后，氮气保护下115-125℃反应6-8h。所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（2）中二季戊四醇聚己内酸酯溶于有机溶剂中，加入催化剂，搅拌溶解，0℃下滴加甲基丙烯酰氯的有机溶剂溶液，滴加时间2-3h，滴加完毕，0℃度保温2h，然后升温至40℃反应48 h。所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（3）中N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯溶于有机溶剂中，加入引发剂，70-75℃反应40-48h。所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（1）中催化剂为辛酸亚锡，加入量为反应物质量的0.1%。所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（2）中催化剂为三乙胺，加入量为甲基丙烯酰氯摩尔量的150%。所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，优选步骤（3）中引发剂为偶氮二异丁氰，加入量为N-异丙基丙烯酰胺质量的2.5%。优选步骤（1）中二季戊四醇与6-己内酯（ε-CL）的摩尔比为1:60，步骤（2）中二季戊四醇聚己内酸酯与甲基丙烯酰氯的摩尔比为1: 36，步骤（3）中N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯质量比为1：0.1。优选步骤（1）中二季戊四醇与6-己内酯（ε-CL）的摩尔比为1:30，步骤（2）中二季戊四醇聚己内酸酯与甲基丙烯酰氯的摩尔比为1: 21，步骤（3）中N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯质量比为1：0.04。一种由上述制备方法得到的以甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯（DPCLMAC）为六臂交联剂的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶不仅具有温敏性，且力学性能优异；同时由于引入了生物相容性好的聚己内酯（PCL）链段，该水凝胶的生物相容性也得到了一定的改善。上述以甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯（DPCLMAC）为六臂交联剂的聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶在传感器、靶向药物运输及控释等生物医学领域中有潜在的应用前景。有益效果：（1）采用NIPAAm做为聚合主体，保证了水凝胶的温度智能响应性能，有利于模拟实际生物环境；通过引入含聚己内酯（PCL）功能链段的多臂交联剂可实现对水凝胶响应温度的调节；（2）采用生物相容性好的含聚己内酯（PCL）功能链段的多臂交联剂，可显著改善水凝胶的力学性能同时还能进一步改善体系的生物相容性和可降解性，从而更能满足实际应用的需求。附图说明 图1是本专利技术实施例中所涉及交联剂制备过程中的原材料、反应中间体和产物的H1 NMR对比谱图，其中a为 6-己内酯（ε-CL），b为二季戊四醇（DPE），c为二季戊四醇聚己内酯（DPCL），d为甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酯（DPCLMAC）；图2是对比实施例1、实施例1、实施例4、实施例5和实施例8制备的水凝胶的力学性能图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1（1）二季戊四醇聚己内酸酯（DPCL）的制备在圆底烧瓶中加入0.254g二季戊四醇（DPE，1mmol）、0.685g 6-己内酯（ε-CL，60 mmol），通氮气保护，120℃下使其熔融混合均匀，然后滴加 0.1wt% 辛酸亚锡为催化剂，氮气保护下120℃反应6h。反应结束，冷却至室温，用二氯甲烷溶解，然后滴加到冰冷的正己烷/甲醇中沉淀，过滤，干燥，真空干燥；（2）甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯（DPCLMAC）的制备将0. 65g（1 mmol）DPCL 溶于40g二氯甲烷中，加0.55g（54 mmol）三乙胺，搅拌使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型聚N‑异丙基丙烯酰胺水凝胶，其特征在于是通过以下步骤制备得到的：（1）二季戊四醇和6‑己内酯反应得到二季戊四醇聚己内酸酯；（2）甲基丙烯酰氯与二季戊四醇聚己内酸酯反应得到甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯；（3）N‑异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯反应得到新型聚N‑异丙基丙烯酰胺水凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，其特征在于是通过以下步骤制备得到的：（1）二季戊四醇和6-己内酯反应得到二季戊四醇聚己内酸酯；（2）甲基丙烯酰氯与二季戊四醇聚己内酸酯反应得到甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯；（3）N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯反应得到新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶。2.根据权利要求1所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，其特征在于步骤（1）中二季戊四醇与6-己内酯的摩尔比为1:60-100。3.根据权利要求1所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，其特征在于步骤（2）中二季戊四醇聚己内酸酯与甲基丙烯酰氯的摩尔比为1:21-36。4.根据权利要求1所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，其特征在于步骤（3）中N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸封端的二季戊四醇聚己内酸酯质量比为1：0.04~0.1。5.根据权利要求1所述的新型聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，其特征在于步骤（1）中二季戊四醇和6-己内酯熔融混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：李因文，孙婉，张江浩，刘亚琪，
申请(专利权)人：临沂大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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