一鍋法合成pH和溫度雙重敏感的離子微水凝膠的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及環(huán)境敏感型的高分子材料領(lǐng)域，旨在提供一種一鍋法合成pH和溫度雙重敏感的離子微水凝膠的方法。該方法是將N-烷基丙烯酰胺類單體、含叔胺基團(tuán)的雙鍵化合物、多鹵代烷烴化合物和引發(fā)劑在水溶劑中，無氧條件下進(jìn)行自由基共聚反應(yīng)，并將所得產(chǎn)物透析三天，再與有機(jī)陽離子鹽離子交換，離心后制得純化的離子微水凝膠。該制備方法簡(jiǎn)單易控，得到的微水凝膠具有pH和溫度雙重敏感性，引入了聚離子液體的優(yōu)良特性，且純度高、穩(wěn)定性好，溶脹率大，適合在藥物可控緩釋和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及環(huán)境敏感型的高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有pH和溫度雙重敏感性的離子微水凝膠及其制備方法。
技術(shù)介紹
微凝膠(microgel)是一種交聯(lián)的聚合物粒子,在良溶劑中溶脹而不溶解,具有強(qiáng)膨脹一收縮性。根據(jù)溶劑的不同聚合物凝膠又分為水凝膠和有機(jī)凝膠，其中刺激響應(yīng)性水凝膠的研究尤其受到人們的關(guān)注。環(huán)境敏感型微水凝膠的外界刺激有溫度、PH值、溶劑、鹽濃度、光、聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力等，當(dāng)受到這些外界刺激時(shí)，微水凝膠會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的響應(yīng)性，體現(xiàn)在體積的膨脹或收縮變化。利用這種刺激響應(yīng)特性，可以將高分子凝膠應(yīng)用在藥物控制釋放、催化劑、化學(xué)分離、生物傳感器、執(zhí)行元件、開關(guān)等各領(lǐng)域。一般微水凝膠是以N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸等水溶性雙鍵化合物為聚合單體，N，N- 二亞甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯等為化學(xué)交聯(lián)劑，采用乳液聚合法制得。根據(jù)所選單體的特性，制得的微水凝膠可以具有對(duì)溫度、PH值和離子強(qiáng)度等環(huán)境的響應(yīng)特性。離子液體(ionic liquids)通常被定義為熔點(diǎn)低于100° C的有機(jī)/無機(jī)鹽,具有良好的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性、低可燃性、低蒸氣壓和高離子導(dǎo)電率。最初，離子液體被作為揮發(fā)性有機(jī)溶劑的替代品，隨著研究的深入，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用在其他
，如催化、有機(jī)和聚合化學(xué)、電化學(xué)、分析化學(xué)、能源、納米技術(shù)和生物技術(shù)等等。在高分子化學(xué)領(lǐng)域，研究者將離子液體作為聚合過程中的綠色溶劑，生物大分子的特種溶劑，引發(fā)劑或助催化劑等，甚至將其作為功能性單體，獲得聚離子液體。典型的聚離子液體是帶有陽離子如吡咯烷酮、咪唑鎗、吡啶鎗和陰離子如四氟硼酸鹽，六氟磷酸，三氟甲磺酸酯的功能性聚合物。類比于離子液體，聚離子液體可應(yīng)用于許多不同的
，如環(huán)境能源、分析化學(xué)、材料科學(xué)、生物技術(shù)、催化劑、表面科學(xué)等等。若將聚離子液體 引入到微凝膠中，則能使其同時(shí)擁有二者的優(yōu)良特性，并通過二者之間的協(xié)同作用，發(fā)揮出新功能，從而擴(kuò)展了微凝膠的潛在應(yīng)用領(lǐng)域。到目前為止，國(guó)內(nèi)外有許多關(guān)于聚電解質(zhì)及智能水凝膠的報(bào)道，但是關(guān)于具有聚離子液體性質(zhì)和智能響應(yīng)的微凝膠的報(bào)道卻基本沒有，特別是通過交聯(lián)反應(yīng)獲得離子性質(zhì)的微水凝膠。而所報(bào)道的大部分的聚電解質(zhì)水凝膠是以塊狀本體凝膠的形式存在的，且制備過程較為繁瑣，影響其應(yīng)用前景。通過設(shè)計(jì)微水凝膠的組成與結(jié)構(gòu)使其具有新特性的研究近年來一直受到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛專注，而有關(guān)聚離子液體的研究也是一個(gè)最新的熱點(diǎn)。中國(guó)專利CN102304231A公開了一類高吸水性材料包埋物的制備方法，采用線性的親水性聚合物與高價(jià)陽離子以及各種被包埋物通過聚電解質(zhì)復(fù)合作用交聯(lián)，形成包埋小分子的具有高吸水性能的材料。該專利技術(shù)具有優(yōu)異的吸水性能、包埋性能和緩釋性能，還具有一定的可降解性能。但是該材料是以塊狀凝膠的形式存在的，不具有微水凝膠膠體顆粒的微小尺寸，難以像微水凝膠一樣能夠有效輸送到各個(gè)部位，應(yīng)用范圍較小。中國(guó)專利CN101851315A公開了一種可降解聚兩性電解質(zhì)微凝膠的制備方法，通過配置反向微乳液、水相溶液、油相溶液，以油相為母液制成油包水反向微乳液，在電熱、水浴、充氮、攪拌狀態(tài)下加入原料進(jìn)行聚合反應(yīng)，制成聚兩性電解質(zhì)微凝膠乳液，經(jīng)破乳沉淀、洗滌、抽濾、透析、離心分離、真空干燥，制得兩性電解質(zhì)微凝膠顆粒。該兩性電解質(zhì)微凝膠等電點(diǎn)處粒子流體力學(xué)直徑為105.7nm，但粒徑分布較寬，且制備方法較為繁瑣，提純過程復(fù)雜。中國(guó)專利CN101851315A公開了一種以N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸等為主單體，在化學(xué)交聯(lián)劑存在下，引發(fā)聚合制備PH及溫度雙重敏感性納米水凝膠的方法，其納米水凝膠的粒徑為30-200nm，但該制備方法還需要使用表面活性劑，造成納米水凝膠的透析純化時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2周。上述專利中所涉及的水凝膠的制備方法較為繁瑣，提純過程復(fù)雜，且所獲得的產(chǎn)品尺寸太大或尺寸分布較寬，不利于工業(yè)化生產(chǎn)和進(jìn)一步的科學(xué)研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供。通過該方法制得的離子微水凝膠具有PH和溫度雙重敏感性及聚離子液體的性質(zhì)，制備方法簡(jiǎn)單，納米級(jí)尺寸且分布均勻，適合在藥物可控緩釋和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。本專利技術(shù)無需使用交聯(lián)劑和表面活性劑，通過單體的季銨化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)交聯(lián)，并使聚合物離子化，僅采用一鍋法獲得了尺寸分布均勻的PH和溫度雙重敏感的離子微水凝膠，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化工藝，可控生產(chǎn)。本專利技術(shù)具體的解決方案是:提供一種，包括以下步驟:將N-烷基丙烯酰胺類單體Ml、含叔胺基團(tuán)的雙鍵化合物M2、多鹵代烷烴化合物M3和引發(fā)劑溶于水中，于無氧條件下進(jìn)行自由基共聚反應(yīng)，共聚反應(yīng)溫度為60-90° C，共聚反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)；將所得產(chǎn)物透析三天后，加入有機(jī)陽離子鹽類化合物M4進(jìn)行離子交換反應(yīng)，離子交換反應(yīng)溫度為25° C，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)；然后進(jìn)行離心洗滌，制得純化的離子微水凝膠；Ml、M2、M3、和M4 的化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別為:本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一鍋法合成pH和溫度雙重敏感的離子微水凝膠的方法，其特征在于，包括以下步驟：將N?烷基丙烯酰胺類單體M1、含叔胺基團(tuán)的雙鍵化合物M2、多鹵代烷烴化合物M3和引發(fā)劑溶于水中，于無氧條件下進(jìn)行自由基共聚反應(yīng)，共聚反應(yīng)溫度為60?90°C，共聚反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)；將所得產(chǎn)物透析三天后，加入有機(jī)陽離子鹽類化合物M4進(jìn)行離子交換反應(yīng)，離子交換反應(yīng)溫度為25°C，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)；然后進(jìn)行離心洗滌，制得純化的離子微水凝膠；M1、M2、M3、和M4的化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別為：其中，R1為氫原子，R2為異丙基，或R1為乙基，R2為乙基；R3為碳原子數(shù)為2~6的直鏈烷基；X為吡啶類或咪唑類基團(tuán)；Y為氯或溴；A為鋰或鈉或鉀；B為十二烷基磺酸根或氟硼酸根或三氟甲基磺酸根；在M1、M2和M3三種反應(yīng)物中，各自所占質(zhì)量百分比分別為M1：77?92％，M2：?4?12％，M3：4?11％，M4占M1、M2和M3總質(zhì)量的7?52％；引發(fā)劑的用量為M1、M2和M3總重量的6?10%。?FDA0000273531721.jpg

【技術(shù)特征摘要】
1.鍋法合成PH和溫度雙重敏感的離子微水凝膠的方法，其特征在于，包括以下步驟: 將N-烷基丙烯酰胺類單體Ml、含叔胺基團(tuán)的雙鍵化合物M2、多齒代烷烴化合物M3和引發(fā)劑溶于水中，于無氧條件下進(jìn)行自由基共聚反應(yīng)，共聚反應(yīng)溫度為60-90° C，共聚反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)；將所得產(chǎn)物透析三天后，加入有機(jī)陽離子鹽類化合物M4進(jìn)行離子交換反應(yīng)，離子交換反應(yīng)溫度為25。C，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)；然后進(jìn)行離心洗滌，制得純化的離子微水凝膠； Ml、M2、M3、和M4的化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別為:2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的N-烷基丙烯酰胺類單體Ml是N-異丙基丙烯酰胺或N，N-雙乙基丙烯酰胺。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜濱陽，周嫻婧，聶晶晶，徐君庭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：