[發明專利]一種響應溫度可調的溫敏性水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201310303154.3
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103408693A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 朱美芳;夏夢閣;孟周琪;江曉澤
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08F220/28
• 分類號: C08F220/28;C08F120/28;C08F222/20;C08F222/38;C08K3/34
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

技術領域

本發明屬于溫敏性水凝膠制備領域，特別涉及一種響應溫度可調的溫敏性水凝膠的制備方法。

背景技術

水凝膠是由親水性高分子與溶劑水組成的具有三維網絡交聯結構的軟濕性材料，吸收大量水后能引起聚合物網絡宏觀變化。水凝膠在宏觀上具有固體不能流動的性質，而在微觀上又有類似于溶液的行為，可以在水中溶脹，但不溶解。依據高分子水凝膠對外界環境刺激響應的情況，可將水凝膠分為傳統水凝膠和智能水凝膠。傳統水凝膠對外界環境刺激沒有響應特性，僅存在溶脹行為，其體積隨外界環境改變不發生變化。智能水凝膠能夠對外界環境（如：溫度、pH值、離子強度、光、電場和磁場等變化）的微小變化產生有效響應（如：相態、形狀、光學性質、力學性能、反應速度、滲透速率和識別性能等變化）。其中，溫敏性水凝膠在藥物控制釋放、生物傳感器、記憶元件開關和化學閥門等領域有著誘人的應用前景。

溫度敏感性水凝膠在某一特定環境溫度下會發生體積相轉變，該特定溫度稱為低臨界溶解溫度（Lower?Critical?Solution?Temperature，LCST）。目前，關于溫敏性水凝膠的研究多集中于幾種特定聚合物，如聚(N-異丙基丙烯酰胺)、纖維素衍生物、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物等。中國專利CN1746199A、CN1328067A、CN101703805A和CN101353398A等公開了聚(N-異丙基丙烯酰胺)類的溫敏性水凝膠的制備方法，都是利用聚(N-異丙基丙烯酰胺)的溫度敏感特性來合成溫敏性水凝膠，使得這類水凝膠隨原料配方的變化，其低臨界溶解溫度僅能在30℃-40℃之間變化。中國專利CN1958074A公開了以聚(ε-己內酯-乙交酯)或聚(ε-己內酯-對二氧六環酮)為疏水鏈段和聚乙二醇為親水鏈段組成的三嵌段共聚物，在35-45℃顯示出可逆的溫度響應行為。另外中國專利CN102146200A公開了以聚乙二醇/聚酯組成的具有兩親性的嵌段共聚物制備的交聯凝膠顆粒，低臨界溶解溫度在5-60℃之間，并且合成方法較為復雜。

進一步隨著水凝膠中溫敏性聚合物含量降低，水凝膠的溫度相應行為變得不明顯。實現水凝膠的響應溫度范圍擴大或精確調控水凝膠的溫度響應行為，可以拓展水凝膠在生物醫學或智能器件領域的應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種響應溫度可調的溫敏性水凝膠的制備方法，該方法工藝簡單，成本較低，原料選擇范圍大，得到的溫敏性水凝膠在25-90℃具有精確可調的響應溫度、響應行為明顯。

本發明的一種響應溫度可調的溫敏性水凝膠的制備方法，包括：

將水凝膠預聚液在0-50℃下聚合，聚合時間為1-48小時；所述的水凝膠預聚液的組分包括：共聚單體、交聯劑、引發劑、催化劑和去離子水，其中共聚單體的質量分數為1-50%，交聯劑的質量分數為0.01-20%，引發劑的質量分數為0.01-1%，催化劑的質量分數為0.01-1%，其余為去離子水。

所述的共聚單體為2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯中的一種或兩種。

所述的交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、市售無機粘土鋰皂石Laponite?XLG、Laponite?XLS中的一種或幾種。其中市售無機鋰皂石的化學通式為Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66。

所述的引發劑為過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨、偶氮二異丁腈中的一種或幾種。

所述的催化劑為N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、硫代硫酸鈉、三乙醇胺中的一種或幾種。

所述的溫敏性水凝膠的響應溫度為25-90℃。

本發明制備的溫敏性水凝膠，通過改變水凝膠預聚液中共聚單體含量、交聯劑種類和含量，可以在25-90℃的范圍內精確調控水凝膠的響應溫度。

有益效果：

（1）本發明的工藝簡單，原料來源廣泛，成本較低，可適用于批量生產。

（2）本發明得到的溫敏性水凝膠的三維網絡結構均勻，力學性能優異，在25-90℃具有精確可調的響應溫度、響應行為明顯，克服傳統溫敏性水凝膠僅在30-40℃較窄區域有溫度響應行為，具有較高的應用價值。

附圖說明

圖1分別為實施例1-6制備的水凝膠的透光率與溫度的關系。