本发明专利技术提供基于原位合成的水凝胶固定方法及固定有水凝胶的衬底，在衬底上固定水凝胶，所述水凝胶由单体聚合而成，所述固定方法包括：(1)对所述衬底进行活化处理，使其带有活性基团，得到活化衬底；(2)采用偶联剂处理所述活化衬底，使所述偶联剂通过与所述活性基团进行化学反应接枝在所述活化衬底上，得到改性衬底；其中，所述偶联剂具有不饱和键；(3)使所述改性衬底与所述单体接触并使接枝在所述改性衬底上的偶联剂通过所述不饱和键与所述单体发生聚合反应，在所述改性衬底上原位生成水凝胶，实现将所述水凝胶固定在所述衬底上。本发明专利技术能够使水凝胶在衬底上更为牢固的固定，且不影响水凝胶的结构组成。影响水凝胶的结构组成。影响水凝胶的结构组成。
【技术实现步骤摘要】
基于原位合成的水凝胶固定方法及固定有水凝胶的衬底
[0001]本专利技术涉及水凝胶固定领域，具体涉及一种基于原位合成的水凝胶固定方法及固定有水凝胶的衬底。
技术介绍
[0002]丙烯基水凝胶在生物传感、药物释放、水处理、石油开采等领域有着广泛的应用。丙烯基水凝胶薄膜的固定一直是科研和工业界的难题，目前，基本是将丙烯基水凝胶制备成独立的颗粒或整体一块凝胶，而在固态衬底上附上丙烯基水凝胶膜的方式一般是改性水凝胶而使其具有粘性，从而使其与衬底结合。
[0003]然而，目前的该类物理固定方式并不牢固，水凝胶的粘性很容易随时间和环境改变，尤其是当外界环境较为恶劣时，通常会严重降低水凝胶的粘性，导致水凝胶从衬底脱落等现象，且该类固定方式需要改性水凝胶，通常会使水凝胶的使用功能下降，尤其是在生物医药领域，在水凝胶中增加改性材料会带来更多风险。
[0004]因此，如何实现水凝胶在衬底上更为牢固的固定，且不影响水凝胶的结构组成，是本领域技术人员所面临的重要课题。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种基于原位合成的水凝胶固定方法及固定有水凝胶的衬底，能够使水凝胶在衬底上更为牢固的固定，且不影响水凝胶的结构组成，能够有效克服现有技术存在的缺陷。
[0006]本专利技术的一方面，提供一种基于原位合成的水凝胶固定方法，在衬底上固定水凝胶，所述水凝胶由含有不饱和键的单体聚合而成，所述固定方法包括：(1)对所述衬底进行活化处理，使其带有活性基团，得到活化衬底；(2)采用偶联剂处理所述活化衬底，使所述偶联剂通过与所述活性基团进行化学反应接枝在所述活化衬底上，得到改性衬底；其中，所述偶联剂具有不饱和键；(3)使所述改性衬底与所述单体接触并使接枝在所述改性衬底上的偶联剂通过所述不饱和键与所述单体发生聚合反应，在所述改性衬底上原位生成水凝胶，实现将所述水凝胶固定在所述衬底上。
[0007]根据本专利技术的一实施方式，所述单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、N
‑
异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种。
[0008]根据本专利技术的一实施方式，所述活性基团包括羟基和/或羧基。
[0009]根据本专利技术的一实施方式，所述衬底为无机非金属材质衬底或者聚合物材质衬底，所述无机非金属材质衬底包含玻璃和/或石英，所述聚合物材质衬底包含聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、环状嵌段共聚高分子中的至少一种。
[0010]根据本专利技术的一实施方式，所述衬底为无机非金属材质衬底，所述活化处理的过程包括：采用食人鱼溶液处理所述衬底，得到所述活化衬底。
[0011]根据本专利技术的一实施方式，所述衬底为无机非金属材质衬底，所述活化处理的过
程包括：将所述衬底浸泡在浓硫酸中后再向其中加入过氧化氢；其中，按照所述食人鱼溶液的组成控制所述浓硫酸和过氧化氢的用量。
[0012]根据本专利技术的一实施方式，所述衬底为聚合物材质衬底，所述活化处理的过程包括：采用由含氧气体产生的等离子体处理所述衬底，得到所述活化衬底；其中，所述含氧气体中氧气的体积含量为28％～100％。
[0013]根据本专利技术的一实施方式，所述活化衬底与水的接触角小于90
°
。
[0014]根据本专利技术的一实施方式，所述偶联剂包括式I所示化合物：
[0015][0016]其中，Y为O或N，R1、R2、R3各自独立地选自H、C1～C3的烷氧基，且所述R1、R2、R3中的至少一者为C1～C3的烷氧基，R4选自C2～C8的烷基。
[0017]根据本专利技术的一实施方式，R1、R2、R3各自独立地选自C1
‑
C3的烷氧基；和/或，R4为乙基或丙基。
[0018]根据本专利技术的一实施方式，所述偶联剂包括：丙烯酸
‑3‑
(三甲氧硅基)丙酯、丙烯酸
‑3‑
(三乙氧硅基)丙酯、丙烯酰胺
‑3‑
(三甲氧硅基)丙酯、丙烯酰胺
‑3‑
(三乙氧硅基)丙酯、丙烯酸
‑3‑
(三甲氧硅基)乙酯、丙烯酸
‑3‑
(三乙氧硅基)乙酯、丙烯酰胺
‑3‑
(三甲氧硅基)乙酯、丙烯酰胺
‑3‑
(三乙氧硅基)乙酯、丙烯酸
‑3‑
(二甲氧硅基)丙酯、丙烯酸
‑3‑
(二乙氧硅基)丙酯、丙烯酸
‑3‑
(甲氧硅基)丙酯、丙烯酸
‑3‑
(乙氧硅基)丙酯中的至少一种。
[0019]根据本专利技术的一实施方式，采用偶联剂处理所述活化衬底的过程包括：将所述偶联剂与有机溶剂混合，得到混合液；将所述活化衬底浸泡于所述混合液中，在40～100℃下进行所述化学反应，得到改性衬底；其中，所述混合液中偶联剂的体积浓度为0.5～5％。
[0020]根据本专利技术的一实施方式，步骤(3)包括：使所述改性衬底与含有所述单体、交联剂和引发剂的预聚液接触并进行所述聚合反应；其中，所述交联剂包括亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯中的至少一种，和/或，所述引发剂包括过硫酸盐、偶氮二异丁腈、2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮(2HMP)中的至少一种。
[0021]根据本专利技术的一实施方式，所述聚合反应在催化剂的催化作用下进行，所述催化剂包括N,N,N
’
,N
’‑
四甲基乙二胺，和/或，所述聚合反应在紫外光照射下进行。
[0022]根据本专利技术的一实施方式，所述单体与所述催化剂的质量体积比为1.5g：23.75μL～26.25μL。
[0023]根据本专利技术的一实施方式，所述单体与交联剂的质量比为1.5：8550～9450。
[0024]根据本专利技术的一实施方式，所述单体与引发剂的质量比为1.5：4275～4725。
[0025]本专利技术的另一方面，还提供一种固定有水凝胶的衬底，按照上述水凝胶固定方法制得。
[0026]本专利技术提供的基于原位合成的水凝胶的固定方法，通过活化处理对衬底进行表面修饰，使其带有活性基团，再通过偶联剂与活性基团的化学反应使偶联剂与活化衬底之间形成化学键，通过化学键使偶联剂接枝到衬底表面，再使接枝有偶联剂的衬底(即改性衬底)与单体接触进行聚合反应，接枝在衬底表面的偶联剂具有不饱和键，能够参与聚合反
应，与单体一起聚合在衬底表面原位生成水凝胶，从而使水凝胶通过化学键固定在衬底表面，利用化学键的连接方式是牢固且不可逆的，因此，相对于常规物理固定方式，通过本专利技术的固定方法能够使水凝胶更为牢固的固定在衬底上，且水凝胶与衬底之间的结合力不易受时间、外界环境等因素的影响，不易出现水凝胶脱落等现象；且本专利技术不需要对水凝胶进行改性(如在水凝胶中引入粘性材料等)即可达到固定的效果，不会影响水凝胶的结构组成，能够保证水凝胶的功能发挥，具有更本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于原位合成的水凝胶固定方法，其特征在于，在衬底上固定水凝胶，所述水凝胶由含有不饱和键的单体聚合而成，所述固定方法包括：(1)对所述衬底进行活化处理，使其带有活性基团，得到活化衬底；(2)采用偶联剂处理所述活化衬底，使所述偶联剂通过与所述活性基团进行化学反应接枝在所述活化衬底上，得到改性衬底；其中，所述偶联剂具有不饱和键；(3)使所述改性衬底与所述单体接触并使接枝在所述改性衬底上的偶联剂通过所述不饱和键与所述单体发生聚合反应，在所述改性衬底上原位生成水凝胶，实现将所述水凝胶固定在所述衬底上。2.根据权利要求1所述的水凝胶固定方法，其特征在于，所述单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、N
‑
异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种；和/或，所述活性基团包括羟基和/或羧基。3.根据权利要求1所述的水凝胶固定方法，其特征在于，所述衬底为无机非金属材质衬底或者聚合物材质衬底，所述无机非金属材质衬底包含玻璃和/或石英，所述聚合物材质衬底包含聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、环状嵌段共聚高分子中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的水凝胶固定方法，其特征在于，所述衬底为无机非金属材质衬底，所述活化处理的过程包括：采用食人鱼溶液处理所述衬底，得到所述活化衬底；或者，所述衬底为无机非金属材质衬底，所述活化处理的过程包括：将所述衬底浸泡在浓硫酸中后再向其中加入过氧化氢；其中，按照所述食人鱼溶液的组成控制所述浓硫酸和过氧化氢的用量；或者，所述衬底为聚合物材质衬底，所述活化处理的过程包括：采用由含氧气体产生的等离子体处理所述衬底，得到所述活化衬底；其中，所述含氧气体中氧气的体积含量为28％～100％。5.根据权利要求1或2所述的水凝胶固定方法，其特征在于，所述活化衬底与水的接触角小于90
°
。6.根据权利要求1所述的水凝胶固定方法，其特征在于，所述偶联剂包括式I所示化合物：其中，Y为O或N，R1、R2、R3各自独立地选自H、C1～C3的烷氧基，且所述R1、R2、R3中的至少一者为C1～C3的烷氧基，R4选自C2～C8的烷基。7.根据权利要求6所述的水凝胶固定方法，其特征在于，R1、R2、R3各自独立地选自C1
‑
C3的烷氧基；和/或，R4为乙基或丙基。8.根据权利要求7所述的水凝胶固定方法，其特征在于，所述偶联剂包括：丙烯酸
【专利技术属性】
技术研发人员：汪远，陆辉，
申请(专利权)人：南京微纳科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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