[發明專利]環境響應性共聚物刷子及其制備方法

無效

• 申請號: 200810034300.6
• 申請日: 2008-03-06
• 公開（公告）號: CN101235121A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 任艷蓉;姜學松;印杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08F226/06
• 分類號: C08F226/06;C08G65/332;C08F220/58;C08F220/28
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一類環境響應性共聚物刷子及其制備方法，具體涉及一類具有對溫度、pH值響應特性的共聚物刷子及其制備方法。屬于環境響應性高分子材料制備技術領域。

背景技術

環境響應性聚合物是自身能夠對外界環境的細微變化(刺激)做出響應，產生相應的物理結構和化學性質的變化甚至突變的一類高分子，外界刺激可以是溫度、pH、離子強度(電解質)、電場、光等。環境響應性聚合物應用范圍很廣泛，如應用于傳感器、執行元件、智能開關、驅動器、顯示器、光通信、藥物載體、生物催化、固定化酶、物料萃取、細胞培養、智能催化劑、智能織物、智能調光材料、智能黏合劑、人工肌肉、記憶材料等領域，引起世界各國眾多研究者的興趣。

聚合物鏈一端被物理吸附或化學錨接載固體表面或界面所形成的聚合物層叫聚合物刷子。研究表明：形成刷子的聚合物鏈具有異于本體的分子構象，因而導致聚合物數字具有許多新奇的性質。由于聚合物刷子在粘合劑、抗蛋白質的生物表面、色譜設備、潤滑劑、聚合物表面活性劑、膜分離技術、膠體粒子穩定以及聚合物無機復合材料中的巨大應用前景，越來越受到人們的重視，成為聚合物科學研究領域的熱點之一。

目前，環境響應性聚合物的研究多集中在幾種固定響應溫度的聚合物上，如聚異丙基丙烯酰胺，其最低臨近溶解溫度為32℃。即使將聚異丙基丙烯酰胺與有機酸類共聚調節其響應溫度，也不能得到能在pH＝5-8之間具有溫度響應的共聚物，且單一的功能不能很好的符合當今世界多元化的要求。因此，研究開發一種能夠在較寬pH范圍內調節其響應溫度的聚合物，并能兼具其他領域聚合物特性，有著深遠意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有聚合物材料應用性能的單一性，結合聚合物刷子與環境響應性聚合物的特點，提供一種環境響應性共聚物刷子及其制備方法，制得的該類共聚物刷子合成方法簡單，同時其水溶液又具有對溫度和pH值的響應特性。通過調節酸、堿類單體與聚氧乙烯大分子單體的比例，可以方便的改變共聚物水溶液的低臨界溶解溫度及其pH值響應范圍。

為實現這一目的，本發明先制得具有溫敏特性的大分子單體，然后將大分子單體與酸、堿類單體自由基共聚，制成共聚物刷子，該類共聚物刷子具有對溫度和pH值的響應特性。

本發明的環境響應性共聚物刷子的重復結構單元如下：

其中，R₁為NH-PEO或O-PEO；R₂為或CH₃；R₃為羧基或吡啶基；R₄為H或CH₃。

本發明的環境響應性的共聚物刷子的制備方法如下：

1、大分子單體甲基丙烯酰胺封端的聚氧乙烯(PEO-MA)的制備

在帶有攪拌的三口燒瓶中，將單官能團封端的聚氧乙烯(PEO)、三乙胺(TEA)溶于有機溶劑，其中二者摩爾比為PEO∶TEA＝1∶1.2-4，有機溶劑的固含量在10-70％范圍內。在0℃下，通N₂保護，逐滴加入與三乙胺等摩爾量的丙烯酸類酰氯。滴加完畢后，在0℃下反應1-2小時，然后升溫至10-30℃再反應3-20小時。反應結束后，過濾反應液除去反應過程中生成的三乙胺鹽酸鹽，然后將濾液倒入正己烷中析出聚合物，然后過濾沉淀，得到產物，真空干燥，制得大分子單體甲基丙烯酰胺封端的聚氧乙烯(PEO-MA)。其結構式如下式所示：

其中，R₁為NH-PEO或O-PEO；R₂為H或CH₃。

其中，所述的有機溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜或N-吡咯烷酮。

2、將偶氮二異丁氰(AIBN)，PEO-MA和乙烯基吡啶溶于有機溶劑中，配制成固含量為10-60％的溶液，PEO-MA和乙烯基吡啶二者的摩爾比例為1∶1-99，AIBN的用量為總量的0.1mol％-1mol％。體系在60℃-90℃下反應10-50小時。反應結束后，將溶液倒入乙醚中沉淀，過濾，真空干燥，得到目標產物共聚物刷子。

其中，所述的有機溶劑為異丙醇、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜或N-吡咯烷酮。