一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系制造技术

本申请提供一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，属于智能材料技术领域。所述水凝胶体系以PVImBn

【技术实现步骤摘要】
一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系


[0001]本申请涉及一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，属于相分离


技术介绍

[0002]超分子水凝胶作为一类新型的智能软材料越来越受到人们的关注。传统的聚合物网络通过共价键交联，虽然非常坚韧，但是不能溶解、热不可逆，且在外部刺激下无法产生太大的性质变化。而超分子水凝胶存在的非共价相互作用有动态和可逆的性质。一般来说，超分子水凝胶可以基于一种或多种非共价相互作用组合而成，不同的非共价作用可以赋予超分子聚合物不同的特性与功能，其结合了超分子聚合物和水凝胶的多种优点，不仅具有自修复、可加工性和动态可调性等优点，还可以通过施加外部刺激如温度、pH、光等来改变其性质，成为刺激响应性软材料的理想候选者，提供了实现复杂系统的可能性，目前已经用于生物材料、液晶材料、刺激响应材料、自修复材料、环保材料等领域，具有广泛的应用前景。
[0003]超分子水凝胶由于其柔软性和高含水率的特点在聚合物和材料领域扮演着重要角色。作为介于固体和液体之间的特殊材料，水凝胶结合了固体的强度和液体的流动性，目前已经应用于伤口敷料、催化、软机器人等领域。但现有的超分子水凝胶存在机械性能差、响应性单一问题，所以制备多重刺激响应性超分子水凝胶尤为重要。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请提供一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，不仅实现主客体的相互作用来调节双水相体系的相行为，还实现其对温度与紫外光照的双重应激反应。
[0005]具体地，本申请是通过以下方案实现的：
[0006]一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，所述水凝胶体系以PVImBn
x
Azo
y
Et+CB[8]为组分，水凝胶体系在光/热刺激下可逆，其中主体为葫芦[8]脲(CB[8])，客体为苄基基团和偶氮苯基团；PVImBn
x
Azo
y
Et是以聚乙烯基咪唑为主链结构，经接枝苄基、偶氮苯基得到，且x为10～20，y为0～10。
[0007]上述方案中构筑了一种基于聚离子液体PVImBn
x
Azo
y
Et(x＝10、15、20，y＝0、5、15)和主客体相互作用的超分子水凝胶，该水凝胶体系具有温度和光照双重响应性。
[0008]进一步的，作为优选：
[0009]所述热刺激中，20～43℃时，水凝胶体系由凝胶态转变为溶胶态；温度超过43℃时则由溶胶态恢复为凝胶态。
[0010]所述光刺激中，采用紫外光照射时，水凝胶体系由凝胶态转变为溶胶态；采用可见光照射时则由溶胶态恢复为凝胶态。更优选的，所述紫外光波长为325～400nm，照射时长为
0.1～1h；可见光波长为325～400nm，照射时长为1～40min。
[0011]所述聚离子液体PVImBn
x
Azo
y
Et+CB[8]中，15≤x+y≤20。
[0012]所述聚离子液体PVImBn
x
Azo
y
Et+CB[8]中，x为10、15或20，y为0、5、10或15。更优选的，x为10，y为10；或者x为15，y为5。
[0013]所述CB[8]相对Bn的当量＞0.2eq。更优选的，所述CB[8]相对Bn的当量为0.25eq～0.5eq。
[0014]上述方案中，所述PVImBn
x
Azo
y
Et以溴化苄、6
‑
溴己基
‑4‑
偶氮苯基醚、聚乙烯基咪唑为原料制得，所述葫芦[8]脲以尿素、乙二醛和多聚甲醛为原料制得。其中：
[0015]所述PVImBn
x
Azo
y
Et的制备过程如下：
[0016]1)将苯胺在冰水浴条件下与浓盐酸混合反应后，加入亚硝酸钠反应得到重氮盐溶液，在氢氧化钠水溶液中滴加苯酚并搅拌均匀后，冰水浴条件下滴入重氮盐溶液，反应合成4
‑
羟基偶氮苯；
[0017]2)向4
‑
羟基偶氮苯中加入1,6
‑
二溴己烷、碳酸钾，待反应结束，加入盐酸溶解碳酸钾，得到6
‑
溴己基
‑4‑
偶氮苯基醚；
[0018]3)以1
‑
乙烯基咪唑、偶氮二异丁腈反应得到聚乙烯基咪唑；
[0019]4)将步骤3)得到的聚乙烯基咪唑溶解于乙醇中，加入溴化苄反应毕，再加入6
‑
溴己基
‑4‑
偶氮苯基醚继续反应后，加入溴乙烷继续反应后，加入冰乙醚沉降，得到PVImBn
x
Azo
y
Et。
[0020]所述葫芦[8]脲的制备过程如下：
[0021]1)尿素溶于去离子水中后，加入浓硫酸调节pH至1～2，滴加乙二醛反应后，调节pH至中性，得到甘脲；
[0022]2)将甘脲和多聚甲醛混合并加入浓盐酸，搅拌反应后，加入甲醇沉降，得葫芦[8]脲。
[0023]上述方案将偶氮苯基团(Azo)和苄基基团(Bn)接枝到同一聚合物主链上，并加入CB[8]作为交联点引入非共价相互作用，构筑形成光热双重刺激响应型超分子水凝胶。当温度升高或者紫外光照时，水凝胶体系相态发生变化，且这种相变化行为可逆，实现了通过外部刺激调控双水相的相行为。将其用于罗丹明B、牛血清白蛋白(BSA)载体，可以实现温度和光调控的释放，具有无接触、响应快等优点。
附图说明
[0024]图1为实施例1中聚离子液体PVIm Azo
10
Bn
10
Et(DMSO
‑
d6)的核磁共振氢谱；
[0025]图2为实施例1中聚离子液体PVImBn
x
Azo
y
Et的FT
‑
IR图；
[0026]图3为实施例1中聚离子液体PVImBn
x
Azo
y
Et的TGA图；
[0027]图4为实施例2中CB[8](D2O)的核磁共振氢谱；
[0028]图5为实施例2中CB[8]的高分辨质谱(100～1400m/z)；
[0029]图6为实施例2中CB[8]的高分辨质谱(1329.385～1329.405m/z)；
[0030]图7为不同CB[8]量的水凝胶的G
’
和G”随应变的变化趋势图(角频率10rad s
‑1)；
[0031]图8为不同CB[8]量的水凝胶的G
’
和G”随频率的变化趋势图(0.25％应变)；
[0032]图9为不同GD
Azo
和GD
Bn
的超分子水凝胶的G
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，其特征在于：所述水凝胶体系以PVImBn
x
Azo
y
Et+ CB[8]为组分，水凝胶体系在光/热刺激下可逆，其中主体为葫芦[8]脲，客体为苄基基团和偶氮苯基团；PVImBn
x
Azo
y
Et是以聚乙烯基咪唑为主链结构，经接枝苄基、偶氮苯基得到，且x为10～20，y为0～10。2.根据权利要求1所述的一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，其特征在于：所述水凝胶体系用于罗丹明B或牛血清白蛋白的负载。3.根据权利要求1所述的一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，其特征在于：所述光刺激中，采用紫外光照射时，水凝胶体系机械强度下降；采用可见光照射时强度上升。4.根据权利要求1所述的一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，其特征在于：所述热刺激中，20～43℃时，水凝胶体系由凝胶态转变为溶胶态；温度超过43℃时则由溶胶态恢复为凝胶态。5. 根据权利要求1所述的一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，其特征在于：所述聚离子液体PVImBn
x
Azo
y
Et+ CB[8]中，15≤x+y≤20。6. 根据权利要求1所述的一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，其特征在于：所述聚离子液体PVImBn
x
Azo
y
Et+ CB[8]中，x为10、15或20，y为0、5、10或15。7. 根据权利要求1所述的一种基于主客体相互作用的光热双重刺激响应型聚离子液体水凝胶体系，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴尖平，沈永淼，熊玉兵，项飞勇，陈征海，王新伟，
申请(专利权)人：浙江理工大学嵊州创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：