[發明專利]刺激響應性聚合物刷的制備方法

無效

• 申請號: 200910052150.6
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101560062A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 印杰;姜學松;賈新雁;劉睿
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C03C17/30
• 分類號: C03C17/30;C04B41/49
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種刺激響應性聚合物刷的制備方法，具體涉及一種可修飾表面的對溫度有刺激響應性的聚合物刷的制備方法。屬于微納米材料制備技術領域。

背景技術

刺激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、生物催化等領域。而刺激響應性聚合物刷是刺激響應性聚合物實際應用的重要途徑，引起世界各國眾多研究者的興趣。

聚合物刷是一種有效的、可控的改進潤濕性能、生物相容性等表面性能的手段，在生物傳感器、微電子及潤滑等工業領域有十分廣泛的應用前景。聚合物刷的制備主要有三種手段：物理吸附、表面接枝(Graft?to)和表面引發聚合(Graft?from)。通過物理吸附，聚合物與基體表面只有較弱的物理作用，該方法制備的聚合物刷子的熱穩定性和溶劑穩定性較差。繼而研究人員將具有末端反應性基團的聚合物鏈與合適的基體反應使得聚合物鏈以化學鍵的方式固定在基體表面，其缺點在于接枝密度低，難以得到較厚的聚合物膜。因此一種名為表面引發聚合的制備聚合物刷子的方法發展出來(graft?from)，由于該方法能制備出高密度以化學鍵與基體表面相連的聚合物刷子，近年來得到研究人員的高度重視，詳見《聚合物刷：固定于表面的大分子》(《Polymer?brushes：surface-immobilized?macromolecules》，Prog.Polym.Sci.25(2000)677-710)。表面引發聚合的方法首先將引發劑通過自組裝單層(SAM)技術固定在基體表面，然后引發制備聚合物刷子。但現有的方法費時費力，難以實現大規模制備，制約了聚合物刷子在生物傳感器的進一步使用，研究開發新型簡便的聚合物刷制備方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種刺激響應性聚合物刷的制備方法，操作簡單，能有效的大規模制備各種有刺激響應性的聚合物刷，拓展聚合物刷子的潛在應用。

為實現這一目的，本發明通過自組裝技術將含有共引發劑胺的硫雜蒽酮光引發劑固定在基體材料表面，通過表面光引發聚合，將刺激響應性聚合物單體制備成基體表面的聚合物刷。

本發明制備刺激響應性聚合物刷的具體過程如下：

1)對基片進行表面處理。將基片放在濃硫酸和雙氧水的混合溶液中煮沸處理1-2h，混合溶液中濃硫酸與雙氧水的質量比為7∶3，然后置于丙酮中超聲10-30min，最后用去離子水沖洗、烘干，去除基片表面的有機物和雜質；

2)環氧硅烷偶聯劑自組裝。將洗凈烘干的基片浸入3-環氧丙醇丙氧基三甲氧基硅烷的濃度為1-10mM的甲苯溶液中靜置2h-24h。然后將取出的基片先后在甲苯和丙酮中超聲清洗，烘干，得到環氧硅烷偶聯劑自組裝的基片；

3)引發劑接枝。將環氧硅烷偶聯劑自組裝的基片浸入光引發劑濃度為2-10mM的氯仿溶液中，避光40℃加熱2-12h，取出后在氯仿中超聲清洗，烘干，獲得表面引發劑接枝的基片；所述光引發劑為含有共引發劑胺的硫雜蒽酮光引發劑；

4)光引發制備刺激響應性聚合物刷。將表面引發劑接枝的基片浸入刺激響應性聚合物單體濃度為0.5-5M的溶液。反應裝置通氮氣30min除氧后紫外光照，光照時間30min-5h。反應后將基片在甲苯、氯仿、丙酮或純酒精中超聲清洗，烘干，得到刺激響應性聚合物刷。

本發明中，所述光引發劑為DAB-16-TX、DAB-4-TX、DAB-64-TX或HPTX。所述刺激響應性聚合物單體為異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、N，N-二乙基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸或乙烯基吡啶。

本發明制備聚合物刷的方法操作簡單，引發劑接枝密度高，引發聚合的效率高速度快，應用前景廣闊。本發明廣泛適用于能夠進行光引發聚合的刺激響應性聚合物單體，制備的刺激相應性聚合物刷包括有：溫度響應性聚合物，如聚異丙基丙烯酰胺，聚(N，N-二乙基丙烯酰胺)，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物；PH值響應性聚合物，如聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚乙烯基吡啶。本發明方法為聚合物刷表面修飾的實際應用提供了發展方向。

附圖說明

圖1為本發明方法的流程圖。

圖2為本發明實施例得到的表面形態表征。

圖3為本發明實施例得到的溫度刺激響應性表征。

具體實施方式