一种可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种制备可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶的方法。该制备方法利用纳米水凝胶对温度的响应性，采用温度触发原位实现溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米水凝胶及其制备领域，特别涉及一种可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]可原位凝胶化水凝胶是指在一定条件下，该水凝胶可迅速由流动的溶液状态转变为不可流动的固体/半固体状态的一类水凝胶，即水凝胶发生了原位溶胶
‑
凝胶化转变。基于交联作用，可原位凝胶化水凝胶可分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶。物理交联可原位凝胶化水凝胶是指由各种物理相互作用连接在一起的网络，包括离子、氢键、静电相互作用和疏水缔合。其不仅可以克服化学交联的部分弊端，例如可以避免额外引入具有毒性交联剂等，而且还能赋予材料可逆性、自愈性和刺激响应性。可逆性是物理交联可原位凝胶化水凝胶最大的特点。
[0003]其中，聚（N
‑
异丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）由于具有灵敏的温度响应性，常被作为主要功能性组分与其他单体结合，从而构建基于 PNIPAm的可热致原位凝胶化纳米水凝胶。但PNIPAm自身需要在很高的临界凝胶化浓度时才可形成凝胶化（15wt%
‑
20wt%或者更高），这样很难用注射器吸取注射凝胶和药物的混合溶液。
[0004]目前绝大多数基于聚（N
‑
异丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）的热致原位凝胶化物理交联水凝胶都是基于嵌段、线性、接枝结构的水凝胶等，此类水凝胶的制备方法具有制备过程复杂、粘度高、浓度高等缺点。例如，He等人（Macromolecules 2016, 49, 4236
‑
4244）首先制备了可逆加成
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断裂链转移（RAFT）试剂，然后利用该RAFT试剂通过两步反应制备得到了以PNIPAm为主要功能组分的三嵌段水凝胶，该水凝胶分散液在浓度大于10 wt%时，在相变温度以上可以发生热致原位溶胶
‑
凝胶化转变。此外，对于基于 PNIPAm的无规共聚纳米水凝胶而言，由于其在相变温度以上发生急剧脱水收缩行为，导致水凝胶之间的间距增大，分子间相互作用力减弱，从而该类纳米水凝胶需要加入额外的盐离子才能完成温度触发的溶胶
‑
凝胶化转变。例如，Zhang等人（Biomacromolecules, 2009, 10(6)）制备了聚（N
‑
异丙基丙烯酰胺
‑
co
‑2‑
羟基甲基丙烯酸酯）（P（NIPAm
‑
HEMA）共聚纳米水凝胶，该纳米水凝胶浓缩液在相变温度以上，通过添加氯化钙盐才能实现热致原位溶胶
‑
凝胶化转变。
[0005]因此，开发一种简便可行、易于大规模生产的基于PNIPAm的可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶的方法，对推进其进一步的实际应用具有积极的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶及其制备方法，该专利技术采用的合成工艺简单易行、绿色环保，仅利用温度触发实现原位的溶胶
‑
凝胶化转变，不使用额外的化学交联剂不需要添加任何的离子，且该转变具有可逆性。这种可热致原位溶胶
‑
凝胶化过程是指：该温度响应性纳米水凝胶，其在一定条件下，由可流动的溶液状态转为不可流动的宏观水凝胶状态。而这一过程是可逆的，当温度下降时，该纳米水凝胶可恢复为可流动
的溶液状态。
[0007]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶及其制备方法，包括如下步骤：（1）制备P（NIPAm
‑
TBA）纳米水凝胶：先将单体N
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异丙基丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺（TBA）、N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺、乳化剂十二烷基硫酸钠溶于去离子水，氮气氛围下，升温至60
‑
80 ℃，保温20
‑
40 min，然后加入引发剂过硫酸铵进行反应4小时，反应后透析得到P（NIPAm
‑
TBA）纳米水凝胶；（2）纳米水凝胶热致凝胶
‑
凝胶化：取上述透析纯化后的P（NIPAm
‑
TBA）共聚纳米水凝胶放置50 ℃烘箱内，并浓缩至特定浓度的分散液，随后将其放于特定温度范围，以特定的升温速率升温的恒温箱中，每隔1个温度点保温5 min，使其在无盐离子条件下发生热致溶胶
‑
凝胶化转变，从而得到热致物理交联宏观果冻状水凝胶。
[0008]进一步地，上述步骤（1）中的为聚合物提供温敏性的单体为N
‑
异丙基丙烯酰胺，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺和N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺三种反应物质的摩尔总量的50%～90%。
[0009]进一步地，上述步骤（1）中的疏水性单体为N
‑
叔丁基丙烯酰胺，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺和N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺三种反应物质的摩尔总量的10%～50%。
[0010]进一步地，上述步骤（1）中的交联剂为N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺和N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺三种反应物质的摩尔总量的1%～3%。
[0011]进一步地，上述步骤（1）中的乳化剂为十二烷基硫酸钠，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺和N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺三种反应物质的质量总量的3%～6%。
[0012]进一步地，上述步骤（1）中的引发剂为过硫酸铵，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺和N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺三种反应物质的质量总量的5%～8%。
[0013]进一步地，上述步骤（1）中，透析的具体条件均为采用超纯水浸泡3~7天，每天换3次水，透析所用透析袋的截留分子量为8000~14000。
[0014]进一步地，上述步骤（2）中，透析纯化后的P（NIPAm
‑
TBA）共聚纳米水凝胶放置50 ℃烘箱内进行蒸发浓缩，其浓度范围为质量浓度3.1%～8%。
[0015]进一步地，上述步骤（2）中，将浓缩后的纳米水凝胶放于恒温箱中发生热致溶胶
‑
凝胶化转变，其恒温箱温度范围为10 ℃
‑
40 ℃，升温速率为1℃/min。
[0016]本专利技术的原理是：本专利技术利用以N
‑
异丙基丙烯酰胺（NIPAm）为聚合物提供温敏性的功能单体，N
‑
叔丁基丙烯酰胺（TBA）为疏水性单体，共聚得到具有温度响应性的P（NIPAm...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备P（NIPAm
‑
TBA）纳米水凝胶：先将单体N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺（TBA）、N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺、乳化剂十二烷基硫酸钠溶于去离子水，氮气氛围下，升温至60
‑
80 ℃，保温20
‑
40 min，然后加入引发剂过硫酸铵进行反应4小时，反应后透析得到P（NIPAm
‑
TBA）纳米水凝胶；（2）纳米水凝胶热致凝胶
‑
凝胶化：取上述透析纯化后的P（NIPAm
‑
TBA）共聚纳米水凝胶放置50 ℃烘箱内，并浓缩至特定浓度的分散液，随后将其放于特定温度范围，以特定的升温速率升温的恒温箱中，每隔1个温度点保温5 min，使其在无盐离子条件下发生热致溶胶
‑
凝胶化转变，从而得到热致物理交联宏观果冻状水凝胶。2.根据权利要求1所述可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶，其特征在于，所述步骤（1）中为聚合物提供温敏性的单体为N
‑
异丙基丙烯酰胺，加入量为N
‑
异丙基丙烯酰胺、N
‑
叔丁基丙烯酰胺和N,N'
‑
甲叉双丙烯酰胺三种反应物质的摩尔总量的50%～90%。3.根据权利要求1所述可热致原位凝胶化共聚纳米水凝胶，其特征在于，所述步骤（1）中疏水性单体为N
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叔丁基丙烯酰胺，加入量为N
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异丙基丙烯酰胺、N
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叔丁基丙烯酰胺和N,N'
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甲叉双丙烯酰胺三种反应物质的摩尔总量的10...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁希华，李晓晓，李雪婷，
申请(专利权)人：安徽美科迪智能微胶囊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：