本发明专利技术公开了一种含金刚烷基的温敏性水凝胶及其制备方法与应用。本发明专利技术通过用有机溶剂溶解交联剂和由Ｎ－异丙基丙烯酰胺与至少一种含金刚烷基的疏水单体组成的单体后再加入引发剂，然后在惰性气体的保护下，于５５～８５℃反应６～２４小时，接着用蒸馏水处理，得到含金刚烷基的温敏性水凝胶。所述含金刚烷基的温敏性水凝胶具有较高的机械强度和快速的去溶胀动力学且机械强度和温度响应性能均易于调控的优良特性，克服了现有技术提供的温敏性水凝胶的综合性能不佳的问题。所述含金刚烷基的温敏性水凝胶可广泛用于药物的输送和可控释放、物质的分离、生物传感器、开关阀、化学反应控制和生物医药材料等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种温敏性水凝胶，特别涉及一种含金刚烷基的温敏性水 凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一种典型的温敏性水凝胶。它在 水溶液中存在一个最低的临界溶液温度或体积相转变温度(LCST)，在这 个LCST附近PNIPAM水凝胶能够感知外界温度微小的变化而突然的发生 吸水或脱水从而使自身的体积发生剧烈的收缩或膨胀。这种体积的变化是 不连续的。利用这种特殊的温度剌激响应特性，PNIPAM水凝胶己在很多 方面得到了广泛的应用，如在化学工业中用作物质的分离与提纯、化学反 应控制；在生物医学上用于药物的控制释放、酶的固定化；在机械工业上 用来制作记忆温敏开关、传感器等。因此PNIPAM水凝胶成为目前的研究 热点。但是，传统方法合成的PNIPAM水凝胶一般存在着机械强度较差、 温度响应速率较慢及LCST不可调等缺点，从而大大限制了其在更多领域 的实际应用。在不同的应用场所，人们一直希望得到有适当的LCST、溶胀比及一 定机械强度的水凝胶。近年来，研究人员针对提高PNIPAM水凝胶综合性 能的问题，进行了大量的研究工作，得到了一些研究成果张先正等(张 先正，卓仁禧.快速温度敏感聚(N -异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)水凝胶的 制备及性能研究，高等学校化学学报，2000,21 :1309 1311)合成了聚(N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酰胺)水凝胶，与传统的PNIPAM水凝胶相比，其 去溶胀速率要快得多，但这种水凝胶溶胀后的力学强度却剧烈下降；2004 年刘强等人(刘强.疏水改性聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性能研 究，四川大学硕士学位论文2004)分别以疏水单体丙烯酸甲酯(MA)、 丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸十二酯(DA)同N-异丙 基丙烯酰胺(NIPAM)共聚采用自由基胶束水溶液聚合方法制备了一系列 疏水改性的PNIPAM水凝胶，研究结果表明，在PNIPAM水凝胶中引入少4量的MA、 EA、 BA和DA等丙烯酸酯类结构单元可以提高水凝胶的温度 敏感性和力学强度，但其提高的效果随丙烯酸酯中垸基链的增长而减弱， 且不能有效调控凝胶的LCST，对水凝胶综合性能的提高不是很显著；MaXM等(Xiaomei Ma, Xiaobin Huang, Lu Zhu， Xi， an Zhao and Xiaozhen Tang, Influence of ethyl methacrylate content on the volume-phase transition of temperature-sensitive polymicrogds， Polym Int 2005, 54:83 - 89 )采用甲基丙烯酸乙酯与NIPAM共 聚制备一种新型的微凝胶，试验表明，通过改变甲基丙烯酸乙酯的含量可 以调控微凝胶的体积相转变温度，但调控的效率不高，且所得凝胶的溶胀总之，现有技术在提供即具有快速响应又具有较高机械强度，且LCST 又可调的综合性能好的水凝胶方面还存在很大的不足。本专利技术的首要目的在于克服现有技术中不能同时具有快速响应、较好 的机械强度以及体积相转变温度易于调控的温敏性水凝胶的不足之处，提 供一种机械强度和温度响应性能均易于调控、机械强度较高以及快速响应 的含金刚垸基的温敏性水凝胶。本专利技术的另一 目的在于提供所述温敏性水凝胶的制备方法。 本专利技术的再一 目的在于提供所述温敏性水凝胶的应用。 本专利技术的目的通过下述技术方案实现 一种含金刚烷基的温敏性水凝 胶，包含单体和交联剂，其中单体由N-异丙基丙烯酰胺与至少一种含金刚 烷基的疏水单体组成；所述的含金刚烷基的疏水单体具有如下的结构式RG为氢或甲基；R1、 W和RS分别为独立地选自氢或1 3个碳原子的烷基。 所述单体中N-异丙基丙烯酰胺与含金刚垸基的疏水单体的质量比优 选10:1 100:；更优选的质量比为20:1 100:1比下降。
技术实现思路
H2C=9—C—(j)R0 Jl5所述的交联剂为N，N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)、 二甲基丙烯酸二甘 醇酯(DEGDMA)或二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)中的至少一种；所述交联剂的用量优选相当于单体质量的2 8%;更优选的用量为单 体质量的2 5%;所述含金刚垸基的温敏性水凝胶的制备方法，包含以下步骤-用有机溶剂溶解单体和交联剂后再加入引发剂，然后在惰性气体的保 护下，于55 85。C反应6 24小时，接着用蒸馏水处理，得到含金刚烷基 的温敏性水凝胶。所述惰性气体优选为氮气；所述单体中N-异丙基丙烯酰胺与含金刚烷基的疏水单体的质量比优 选10:1 100:1;更优选的质量比为20:1 100:1;所述的交联剂为N，N，-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)、 二甲基丙烯酸二甘 醇酯(DEGDMA)或二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)中的至少一种；所述交联剂的用量优选为相当于单体质量的2 8%;更优选的用量为 单体质量的2 5%;所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰或过氧 化十二酰中的至少一种；所述引发剂的用量优选为相当于单体和交联剂质量总和的0.5 2%;所述单体、交联剂和引发剂形成的溶质的浓度为0.1 0.3g/ml,溶剂 为所述有机溶剂；所述有机溶剂为无水乙醇、四氢呋喃、三氯甲烷、1， 4-二氧六环、苯、 甲苯或N,N，-二甲基甲酰胺中的至少一种。所述蒸馏水处理为用蒸馏水浸泡所述含金刚垸基的温敏性水凝胶，时 间为1 7天，期间改变水温，使所述温敏性水凝胶进行溶胀和去溶胀的 循环处理；所述溶胀与去溶胀的循环处理优选以下条件溶胀的温度为低于对应 凝胶体积相转变温度的5 15°C，去溶胀的温度高于对应凝胶体积相转变 温度的5 15°C，溶胀与去溶胀的循环至少进行3次。所述含金刚烷基的温敏性水凝胶可广泛用于药物的输送和可控释放、 物质的分离、生物传感器、开关阀、化学反应控制和生物医药材料等领域。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果 (1)本专利技术提供的含金刚烷基的温敏性水凝胶具有较高的机械强度，而且机械强度随着含金刚烷基的疏水单体在水凝胶中含量的增加而增大，如含金刚烷基的疏水单体摩尔添加量为单体MPAM投料的2.5%的水 凝胶，其压縮模量就由lkPa增至50kPa (如附图3所示)。(2) 本专利技术提供的温敏性水凝胶对温度的响应速率快，具有快速的 去溶胀性能，可在5min内失去93%的水(如附图1所示)。(3) 本专利技术所制备的温敏性水凝胶机械强度的大小、响应速度的快 慢、和体积相转变温度的高低都可以直接通过调节单体的配比来控制，操 作非常简便。附图说明图1是实施例1 3和对比实施例所制备的温敏性水凝胶分别在40°C 的热水中所测的去溶胀动力学曲线图。图2是实施例1 3和对比实施例制备的温敏性水凝胶的压縮应力-应 变曲线图。图3是是实施例1 3和对比实施例制备的温敏性水凝胶的压縮模量与单体配比的关系曲线图。图4是实施例1 3和对比实施例制备的温敏性水凝胶的DSC曲线图。 图5是实施例1 3和对比实施例制备的温敏性水凝胶水凝胶的LCST与单体配比的关系曲线图。具体实施例方式下面结合实施例及附图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。 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含金刚烷基的温敏性水凝胶，包含单体和交联剂，其特征在于，所述单体由Ｎ－异丙基丙烯酰胺与至少一种含金刚烷基的疏水单体组成； 所述的含金刚烷基的疏水单体具有如下的结构式： ＊＊＊ Ｒ↑［０］为氢或甲基； Ｒ↑［１］为 氢或１～３个碳原子的烷基； Ｒ↑［２］为氢或１～３个碳原子的烷基； Ｒ↑［３］为氢或１～３个碳原子的烷基。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕满庚，朱东雨，郭建维，梁利岩，黄艳玲，
申请(专利权)人：中国科学院广州化学研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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