[發(fā)明專利]一種pH敏感水凝膠及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310691896.8
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103694413A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇潮寧
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇潮寧
• 主分類號: C08F265/02
• 分類號: C08F265/02;C08F226/06;C08F220/56
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務(wù)所有限公司 44228
• 代理人: 梁哲文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種pH敏感水凝膠及其制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水凝膠（hydrogels）是一種親水性但不溶于水的高分子聚合物。它們在水中可迅速溶脹至一平衡體積而仍能保持其形狀和三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在一定的條件下脫水退溶脹，是一類集吸水、保水、緩釋于一體并且發(fā)展迅速的功能高分子材料。因其獨特的吸水、保水及仿生特性，水凝膠被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥和生物工程材料領(lǐng)域。

環(huán)境敏感水凝膠為一類能自身感知、處理并可做功而響應(yīng)外界環(huán)境細微變化或刺激的水凝膠。自80年代中期以來，有關(guān)研究日趨活躍。所謂外部刺激包括溫度、pH、離子強度、電場、外加應(yīng)力、光（包括可見光和紫外光）和特異化學(xué)物質(zhì)刺激或幾種刺激的同時作用。環(huán)境敏感水凝膠對外界刺激的響應(yīng)一般表現(xiàn)為體積的變化。1968年Dusek和Patterson作出理論預(yù)測，認為水凝膠可發(fā)生不連續(xù)的體積相變;1978年Tanaka則在研究聚丙烯酰胺凝膠時觀察到這種轉(zhuǎn)變。現(xiàn)在，大量研究已證實這種變化是不連續(xù)的和突躍性的。利用這種特性可將其作為傳感器、執(zhí)行元件、開關(guān)和記憶材料等，并可望在航空、航天、建筑、醫(yī)療保健及仿生工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。其中溫敏水凝膠和pH敏感水凝膠在環(huán)境響應(yīng)性高分子材料中獨樹一幟，占據(jù)十分重要的位置。而pH敏感性水凝膠已開始應(yīng)用于油田領(lǐng)域應(yīng)用于礫石填充。

具有pH響應(yīng)性的水凝膠是通過線形聚合物之間交聯(lián)或互穿網(wǎng)絡(luò)而形成體型大分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中含有可離子化的酸性或堿性基團，隨著介質(zhì)pH值、離子強度改變，這些基團會發(fā)生電離，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大分子鏈段間氫鍵的解離，產(chǎn)生不連續(xù)的溶脹體積變化。這類水凝膠根據(jù)敏感性基團的不同可分為陰離子、陽離子和兩性離子三種類型。

其中，兩性pH敏感性水凝膠同時含有酸堿基團，如苯磺酸鈉和甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化胺共聚得到的水凝膠，其pH敏感性來源于高分子網(wǎng)絡(luò)上的兩種基團離子化，羧基在高pH時離子化，胺在低pH時離子化，故兩性水凝膠在高低pH處均有較大的溶脹比，而在中間pH處其溶脹比較小，與前面兩種不同，它在所有pH范圍均存在溶脹，而不需要存在最低pH要求，同時它對離子強度的變化更敏感。在實際應(yīng)用中當(dāng)酶被固定于一種pH敏感性的水凝膠上時，酶與底物的反應(yīng)會使自身環(huán)境的pH值發(fā)生改變，導(dǎo)致凝膠膨脹和收縮的實際上的“刺激”是底物的濃度。這種類型的凝膠能用作生物傳感器或作為一種滲透性開關(guān)。本發(fā)明開發(fā)一種兩性pH敏感性水凝膠，相對于CN201310013789.X公開的一種pH和溫度雙重敏感的離子微水凝膠的制備方法存在的性質(zhì)較不穩(wěn)定、敏感度較低的缺點，本發(fā)明的水凝膠具有性質(zhì)更穩(wěn)定，對pH值變化感知靈敏的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種pH敏感水凝膠，該水凝膠特性質(zhì)穩(wěn)定,純度高，溶脹率大,適合在藥物可控緩釋和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用，且操作簡單，適于在工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種pH敏感水凝膠，各組分的重量份為：

聚丙烯酸30~60份、過硫酸銨10~20份、乙烯基吡啶10~20份、丙烯酞胺10~20份；聚丙烯酸30~40份、過硫酸銨10~15份、乙烯基吡啶15~20份、丙烯酞胺15~20份；聚丙烯酸50~60份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶15~20份、丙烯酞胺15~20份；聚丙烯酸40~50份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶10~15份、丙烯酞胺15~20份；聚丙烯酸45~55份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶10~15份、丙烯酞胺10~15份；聚丙烯酸55份、過硫酸銨20份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺10份；聚丙烯酸45份、過硫酸銨15份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺10份。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種pH敏感水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

按上述比例稱取各物質(zhì)，將聚丙烯酸加入去離子水中配成質(zhì)量分數(shù)為30~40%的溶液，加入過硫酸銨，常溫靜置1~3h后，加入乙烯基吡啶，-5~0℃放置30~40min，最后加入丙烯酞胺，在-5~0℃下攪拌1~2h，靜置即得pH敏感水凝膠。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

本發(fā)明提供的pH敏感水凝膠，性質(zhì)穩(wěn)定，純度高，溶脹率大,適合在藥物可控緩釋和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用；且操作簡單，適于在工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，這些實施例僅用來說明本發(fā)明，并不限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

一種pH敏感水凝膠，各組分的重量份為：