[發明專利]一種含金剛烷基的溫敏性水凝膠及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 200910042001.1
• 申請日: 2009-08-20
• 公開（公告）號: CN101633711A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 呂滿庚;朱東雨;郭建維;梁利巖;黃艷玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州化學研究所
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/16;C08F2/06;A61K47/32
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 裘 暉

技術領域

本發明涉及一種溫敏性水凝膠，特別涉及一種含金剛烷基的溫敏性水 凝膠及其制備方法與應用。

背景技術

聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一種典型的溫敏性水凝膠。它在 水溶液中存在一個最低的臨界溶液溫度或體積相轉變溫度(LCST)，在這 個LCST附近PNIPAM水凝膠能夠感知外界溫度微小的變化而突然的發生 吸水或脫水從而使自身的體積發生劇烈的收縮或膨脹。這種體積的變化是 不連續的。利用這種特殊的溫度刺激響應特性，PNIPAM水凝膠已在很多 方面得到了廣泛的應用，如在化學工業中用作物質的分離與提純、化學反 應控制；在生物醫學上用于藥物的控制釋放、酶的固定化；在機械工業上 用來制作記憶溫敏開關、傳感器等。因此PNIPAM水凝膠成為目前的研究 熱點。但是，傳統方法合成的PNIPAM水凝膠一般存在著機械強度較差、 溫度響應速率較慢及LCST不可調等缺點，從而大大限制了其在更多領域 的實際應用。

在不同的應用場所，人們一直希望得到有適當的LCST、溶脹比及一 定機械強度的水凝膠。近年來，研究人員針對提高PNIPAM水凝膠綜合性 能的問題，進行了大量的研究工作，得到了一些研究成果：張先正等(張 先正，卓仁禧.快速溫度敏感聚(N-異丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)水凝膠的 制備及性能研究，高等學校化學學報，2000，21：1309～1311)合成了聚(N- 異丙基丙烯酰胺/丙烯酰胺)水凝膠，與傳統的PNIPAM水凝膠相比，其 去溶脹速率要快得多，但這種水凝膠溶脹后的力學強度卻劇烈下降；2004 年劉強等人(劉強.疏水改性聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠的制備及性能研 究，四川大學碩士學位論文2004)分別以疏水單體丙烯酸甲酯(MA)、 丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸十二酯(DA)同N-異丙 基丙烯酰胺(NIPAM)共聚采用自由基膠束水溶液聚合方法制備了一系列 疏水改性的PNIPAM水凝膠，研究結果表明，在PNIPAM水凝膠中引入少 量的MA、EA、BA和DA等丙烯酸酯類結構單元可以提高水凝膠的溫度 敏感性和力學強度，但其提高的效果隨丙烯酸酯中烷基鏈的增長而減弱， 且不能有效調控凝膠的LCST，對水凝膠綜合性能的提高不是很顯著；Ma XM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?poly[(N-isopropylacrylamide)-co-(ethyl?methacrylate)] microgels，Polym?Int?2005，54：83-89)采用甲基丙烯酸乙酯與NIPAM共 聚制備一種新型的微凝膠，試驗表明，通過改變甲基丙烯酸乙酯的含量可 以調控微凝膠的體積相轉變溫度，但調控的效率不高，且所得凝膠的溶脹 比下降。

總之，現有技術在提供即具有快速響應又具有較高機械強度，且LCST 又可調的綜合性能好的水凝膠方面還存在很大的不足。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術中不能同時具有快速響應、較好 的機械強度以及體積相轉變溫度易于調控的溫敏性水凝膠的不足之處，提 供一種機械強度和溫度響應性能均易于調控、機械強度較高以及快速響應 的含金剛烷基的溫敏性水凝膠。

本發明的另一目的在于提供所述溫敏性水凝膠的制備方法。

本發明的再一目的在于提供所述溫敏性水凝膠的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種含金剛烷基的溫敏性水凝 膠，包含單體和交聯劑，其中單體由N-異丙基丙烯酰胺與至少一種含金剛 烷基的疏水單體組成；

所述的含金剛烷基的疏水單體具有如下的結構式：

R⁰為氫或甲基；

R¹、R²和R³分別為獨立地選自氫或1～3個碳原子的烷基。

所述單體中N-異丙基丙烯酰胺與含金剛烷基的疏水單體的質量比優 選10∶1～100∶1；更優選的質量比為20∶1～100∶1