[發(fā)明專利]聚合物水凝膠微球及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310177581.1
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103242594A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜英男;宋春雷;林權(quán);楊旭東;周揚;苗越卓;劉霞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: C08L25/08
• 分類號: C08L25/08;C08L33/14;C08L25/18;C08L33/12;C08K5/00;C08F212/08;C08F220/32;C08F212/14;C08F220/14;C08F220/54;C08F220/58;C09K11/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚合物領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合物水凝膠微球及其制備方法。

背景技術(shù)

智能材料是對環(huán)境具有可感知響應(yīng)，如電、光、應(yīng)力、應(yīng)變、化學(xué)或核輻射等，并具有功能執(zhí)行能力的新型材料，其能夠響應(yīng)外界變化，按照設(shè)定的方式選擇和控制響應(yīng)，反應(yīng)比較靈敏、及時和恰當(dāng)，當(dāng)外部刺激消除后，能夠迅速恢復(fù)到原始狀態(tài)。智能材料雖然研究和開發(fā)的歷史不長，但由于其獨特的性能不僅在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活方面得到廣泛應(yīng)用，而且對發(fā)展高新技術(shù)起到重要作用。

近年來，智能材料的研究工作空前活躍，其中具有智能行為的新型高分子水凝膠的發(fā)展最為迅速。這類高分子水凝膠能感知周圍環(huán)境條件，如溫度、酸堿、壓力、聲波、電場、磁場和光波的變化，同時對外作功，它的溶解性、體積、形狀、構(gòu)型等可以隨外界物理性或者化學(xué)性刺激而可往復(fù)響應(yīng)變化。化學(xué)性刺激，如pH、代謝物、離子改變聚合物鏈段和溶質(zhì)間的分子作用力；另一類物理性刺激如溫度、光、剪切力、壓力或電場改變鏈段的動力學(xué)能量和分子間作用力。外界刺激改變聚合物系統(tǒng)的離子作用力、氫鍵或疏水作用力，從而導(dǎo)致可逆的微相分離或自組裝。這類靈敏的智能響應(yīng)功能材料在藥物緩釋、生物分離、蛋白質(zhì)凈化、工業(yè)涂層、石油探查、生物和薄膜科學(xué)、粘性改變和乳液穩(wěn)定等方面均有所應(yīng)用。由于他們在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，致力于研究各種類型的刺激響應(yīng)聚合物系統(tǒng)的研究越來越多。

上個世紀(jì)九十年代起，復(fù)合功能水凝膠微球的制備以及構(gòu)筑微/納結(jié)構(gòu)表面圖案化技術(shù)得到越來越多的關(guān)注，成為眾多現(xiàn)代科技領(lǐng)域的重要組成部分。以往用于水相微圖案化組裝的水凝膠微球通常有兩種：一是納米級微凝膠，主要由水凝膠單體聚合而成，然而這種微凝膠在水中均勻分散、親水性極強，從聚合體系中洗滌分離十分困難，不利于進行可控的圖案化組裝；二是采用種子乳液聚合兩步法先合成硬質(zhì)疏水的種子微球，再在外層包覆軟質(zhì)響應(yīng)性水凝膠殼層來制備核殼水凝膠微球，然而兩步法聚合核殼水凝膠微球的制備、純化過程繁瑣，耗費時間長，生產(chǎn)成本較高，不利于應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有熒光性質(zhì)的聚合物水凝膠微球及其制備方法，本發(fā)明提供的方法過程簡單、可控、耗時短。

本發(fā)明提供了聚合物水凝膠微球，包括具有溫敏響應(yīng)的共聚物和復(fù)合在所述共聚物外部的稀土配合物；

所述共聚物為溫敏性聚合單體、硬質(zhì)疏水聚合單體和帶負(fù)電功能性聚合單體共聚反應(yīng)得到；

所述稀土配合物為稀土氯化物、草酸類化合物和吡啶類化合物反應(yīng)得到。

優(yōu)選的，所述稀土氯化物為EuCl₃、TbCl₃、ErCl₃、SmCl₃和TmCl₃中的一種或多種；

所述草酸類化合物為草酸、草酸銨和草氨酸中的一種或多種；

所述水溶性吡啶類化合物為甲基吡啶酸、2-甲基吡啶酸、喹啉酸和3,4-吡啶二羧酸中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述溫敏性聚合單體為N-異丙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、乙烯己內(nèi)酰胺和2-羧基異丙烯酰胺中的一種或多種；

所述硬質(zhì)疏水聚合單體為苯乙烯、氟代苯乙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種；

所述帶負(fù)電功能性聚合單體為甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、馬來酸和富馬酸中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述具有溫敏響應(yīng)的共聚物和所述稀土配合物的質(zhì)量比為（0.01～1）:（1～30）。

優(yōu)選的，聚合物水凝膠微球的粒徑為80nm～650nm。

本發(fā)明提供了一種聚合物水凝膠微球的制備方法，包括以下步驟：

a）將稀土氯化物、草酸類化合物和水溶性吡啶類化合物在水中溶解，向其中加入堿性化合物，調(diào)節(jié)溶液的pH值為6.5～7.0，得到稀土配合物；

b）將溫敏性聚合單體、硬質(zhì)疏水聚合單體和帶負(fù)電功能性聚合單體混合，向其中加入引發(fā)劑，進行共聚合反應(yīng)，得到具有溫敏響應(yīng)的共聚物；

c）將所述步驟a）得到的稀土配合物與所述步驟b）得到的具有溫敏響應(yīng)的共聚物混合，反應(yīng)后得到聚合物水凝膠微球；

所述步驟a）和步驟b）沒有順序限制。

優(yōu)選的，所述稀土氯化物為EuCl₃、TbCl₃、ErCl₃、SmCl₃和TmCl₃中的一種或多種；

所述草酸類化合物為草酸、草酸銨和草氨酸中的一種或多種；