一种超分子结构温度敏感性水凝胶的制备方法属于功能高分子材料领域。现有合成水凝胶的方法有各自的缺陷，例如交联剂和成孔剂残留，生物相容性不好，响应速率低等。本发明专利技术首先将环糊精溶解于去离子水中，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌后，加入Ｎ－异丙基丙烯酰胺，氮气氛围下搅拌，加入引发剂，密封容器，水浴加热，反应制备水凝胶。反应完成后，用去离子水浸泡，即得到超分子结构温度敏感性水凝胶。本法无需添加交联剂，操作简单，无需特殊设备，制备的水凝胶，具有超分子结构，具有良好的温度敏感性和生物相容性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能高分子材料领域，涉及。
技术介绍
智能高分子水凝胶是一类能对外界刺激做出反应的水凝胶。温度敏感性水凝胶因为其能对温度的微小变化做出快速反应，而引起广泛的研究和应用。尤其是以聚(N-异丙基丙烯酰胺)(以下简称NIPA)为主体的高分子水凝胶。由于PNIPA水凝胶能对外界环境微小变化做出快速反应的特点，因而具有广泛的应用前景。被广泛应用于药物控制释放体系、接触镜头、化学机械阀、感应元件等。PNIPA高分子水凝胶的合成主要有以下方法自由基聚合、互穿聚合物网络(IPN)以及制备快速响应水凝胶的改进方法。1、自由基聚合。自由基聚合合成PNIPA高分子水凝胶，是比较常用的方法。可以采用不同方法引发聚合，主要有引发剂引发和射线辐射引发。按照分解方式不同，引发剂可分为氧化还原分解和热分解两类。氧化还原引发剂是通过氧化还原反应引发聚合和交联的。最常用的氧化还原体系有过硫酸钾(APS)和四甲基乙二胺(TEMED)。热分解引发剂主要有偶氮而异丁腈(AIBN)。2、IPN法。IPN是指将两个不同化学组成的组分分别形成各自独立的网络，然后两网络相互缠结在一起构成“拓扑键”形成互穿聚合物网络。此法主要应用于制备双重响应性水凝胶。IPN有两种一种是半互穿聚合物网络(semi IPN)，在交联NIPA时引入不经交联的共聚单体合成水凝胶，会得到semi IPN水凝胶。另一种是全互穿聚合物网络(full IPN)。3、快速水凝胶合成按照上述常规方法合成的水凝胶，对外界环境的变化具有较慢的反应效率。限制了水凝胶的推广应用。研究人员对合成方法进行了改进，以提高水凝胶的环境响应效率，其中包括合成具有孔结构的凝胶、在凝胶基体中引入接枝链、对凝胶进行聚合后处理等方法。在合成水凝胶时，加入成孔剂，在凝胶结构中形成大孔或多空结构，有利于水分子的进出，提高水凝胶的响应速率。常用的成孔剂有聚乙二醇(PEG)和硅胶颗粒。此法的不足之处在于，残余成孔剂不易除去。研究发现，NIPA与某些单体形成共聚水凝胶，水凝胶的某些性能会得到不同的改变。与NIPA形成共聚水凝胶的单体有以下几类1、离子型单体。有阴离子和阳离子单体。阴离子单体的加入，能使水凝胶溶胀比增大。阳离子型单体，例如用不同取代基团的氯化磷葎做共聚单体的阳离子水凝胶，其溶胀比，相转变温度和相转变温度范围都发生改变。2、两性单体。例如Wei等合成的NIPA/SPV(1-(3-硫代丙烷)-2-乙烯吡啶鎓-甜菜碱)共聚水凝胶，由于SPV是同时具有阴阳两中电性的两性离子，称之为两性离子型水凝胶，研究结果表明SPV含量会影响水凝胶的相变温度。3、非离子型单体。例如不同疏水长链丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十二酯。研究表明随着水凝胶中疏水组分丙烯酸酯含量的增加，水凝胶对温度的敏感性减弱，相转变温度逐渐下降且酯的疏水链越长，下降速度越快。上述几种合成NIPA水凝胶的方法及可以与NIPA共聚的单体都有各自的缺陷，例如交联剂和成孔剂残留，生物相容性不好，响应速率低等。这使得其在实际应用中受到很大的限制，推广困难。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供，该凝胶具有较好的温度敏感性，具有良好的生物相容性；该凝胶制备方法无需添加交联剂，不存在交联剂残留问题；该水凝胶制备方法工艺简单，不需特殊设备，容易工业化。本专利技术提供了一种超分子结构温度敏感性水凝胶，包括以下步骤1)称取与N-异丙基丙烯酰胺摩尔比为1∶4～1∶50的环糊精，配制环糊精水溶液；2)加入与N-异丙基丙烯酰胺摩尔比为1∶2.5～1∶30的甲基丙烯酸缩水甘油酯，搅拌10～25分钟； 3)加入质量浓度为8％～30％的N-异丙基丙烯酰胺，在氮气氛围下，继续搅拌10～20分钟；4)加入与N-异丙基丙烯酰胺摩尔比为0.1％～5％的引发剂，保持氮气氛围，继续搅拌5～15分钟。5)密封容器，置于40～70℃水浴中，反应4～24小时，将所得产物用去离子水洗涤浸泡，即得到所需的超分子结构温度敏感性水凝胶。为了更好的实现本专利技术，所述环糊精为β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、甲基-β-环糊精中的一种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或其混合物。还可以在原步骤2)的基础上，添加与N-异丙基丙烯酰胺摩尔比为1∶4～1∶40油溶性单体苯乙烯；或者可以添加与N-异丙基丙烯酰胺摩尔比为1∶5～1∶40丙烯酸酯类单体甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种；或者可以添加与N-异丙基丙烯酰胺摩尔比为1∶8～1∶50水溶性单体丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺。本专利技术通过在室温下，甲基丙烯酸缩水甘油酯在环糊精水溶液中搅拌，形成甲基丙烯酸缩水甘油酯-环糊精主客体复合体系，进而于N-异丙基丙烯酰胺反应，通过甲基丙烯酸缩水甘油酯上的环氧基团开环交联，使得环糊精留在高分子链上，合成超分子结构温度敏感性水凝胶。本专利技术的优点在于，由于环糊精的存在，水凝胶的溶胀比得到提高，温度敏感性得到很大的提高。文献报道单体浓度为15wt％的均聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶在25℃时的溶胀比约7。所做的对比实验中，在没有环糊精存在时，甲基丙烯酸缩水甘油酯与N-异丙基丙烯酰胺共聚水凝胶溶胀比达到15，本专利技术得到的水凝胶溶胀比更是达到45倍甚至更高。本专利技术所制备的水凝胶具有很好的温度敏感性。在50℃时，10min内快速失去63％的水，在20min内失去约76％的水.而作为对比，甲基丙烯酸缩水甘油酯与N-异丙基丙烯酰胺共聚水凝胶相应的数值为8％和11％。这是因为，环糊精的具有很好的亲水性，环糊精的存在使得高分子链上的亲水/疏水基团比大大提高，与水形成的氢键数目增加，因此吸水率提高。在高于LCST(低临界转变温度)的温度下，这种氢键被破坏，水分子被迅速释放出来，溶胀比迅速降低，因此能对温度做出快速的响应。同时，环糊精具有很大的空腔，在水凝胶中起到了成孔剂的作用。由于环糊精具有生物相容性，因此本专利技术在生物医药材料上将有广阔的应用前景。本专利技术与现有技术相比，在制备过程中，无需添加交联剂，因此工艺简单，易于操作，有利于工业化。附图说明图1水凝胶红外谱2水凝胶的结构示意3水凝胶去溶胀动力曲线比较具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例实例1将1.05g羟丙基-β-环糊精溶于10ml去离子水中，加入0.17g甲基丙烯酸缩水甘油酯，室温下搅拌10分钟。加入4.29g N-异丙基丙烯酰胺，氮气氛围下，搅拌20分钟。加入0.01g过硫酸钾，保持氮气氛围，继续搅拌5分钟。密封容器，置于40℃水浴中，反应6小时。将所得产物用去离子水洗涤浸泡，除去为反应的小分子，即得到N-异丙基丙烯酰胺质量浓度为30％，羟丙基-β-环糊精与N-异丙基丙烯酰胺摩尔比为1∶50，甲基丙烯酸缩水甘油酯与N-异丙基丙烯酰胺摩尔比为1∶30的超分子结构温度敏感性水凝胶。20℃时，溶胀比为30倍；50℃时，10分钟内失去49％水，20分钟时失去61％的水。实例2将2.18g β-环糊精溶于10ml去离子水中，加入0.44g甲基丙烯酸缩水甘油酯，室温下搅拌25分钟。加入0.87g N-异丙基丙烯酰胺，氮气氛围下，搅拌10分钟。加入0.1g过硫酸钾，保持氮气氛围，继续搅拌10分钟。密封容器，置于70℃水浴中，反应24本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超分子结构温度敏感性水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：１）称取与Ｎ－异丙基丙烯酰胺摩尔比为１∶４～１∶５０的环糊精，配制环糊精水溶液；２）加入与Ｎ－异丙基丙烯酰胺摩尔比为１∶２．５～１∶３０的甲基丙烯酸缩水甘油 酯，搅拌１０～２５分钟；３）加入质量浓度为８％～３０％的Ｎ－异丙基丙烯酰胺，在氮气氛围下，继续搅拌１０～２０分钟；４）加入与Ｎ－异丙基丙烯酰胺摩尔比为０．１％～５％的引发剂，保持氮气氛围，继续搅拌５～１５分钟。５）密 封容器，置于４０～７０℃水浴中，反应４～２４小时，将所得产物用去离子水洗涤浸泡，即得到所需的超分子结构温度敏感性水凝胶。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓建平，杨万泰，何钦雄，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。