[發(fā)明專利]對酸堿度敏感的含糖凝膠吸附材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104151475A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林艷;房桂干;鄧擁軍;沈葵忠;施英喬;韓善明;李紅斌;焦健;盤愛享;丁來保;梁芳敏;李萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F220/56;C08F220/28;B01J20/26;B01J20/30
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境敏感高分子材料制備方法領(lǐng)域，具體涉及一種對pH敏感的含糖凝膠吸附材料的制備方法。

背景技術(shù)

高分子水凝膠是一種主鏈或支鏈中含有親水性基團并能吸附大量水分的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚合物，在生物醫(yī)療、食品包裝、環(huán)境、生活等領(lǐng)域得到廣泛的研究和應(yīng)用。通過改變這種三維網(wǎng)絡(luò)高分子的組成成分，可以制備對環(huán)境敏感的智能水凝膠。這種凝膠材料在受外界環(huán)境微小的物理、化學(xué)刺激后，其自身性質(zhì)如物理形態(tài)或化學(xué)結(jié)構(gòu)會發(fā)生明顯變化，即對外界刺激產(chǎn)生響應(yīng)特性。對pH敏感的水凝膠就是一種典型的環(huán)境響應(yīng)水凝膠。

一般來說，具有pH響應(yīng)性的水凝膠網(wǎng)絡(luò)中含有酸性、堿性基團，如羧基或氨基。傳統(tǒng)中常采用丙烯酸或甲基丙烯酸作為功能性單體來制備高分子聚合物，然而此類聚合物不易被微生物降解，會造成環(huán)境污染。同時，隨著石化資源日益匱乏，丙烯酸類單體價格將會提高，使得該類高分子材料的成本價格的提升。因此，將生物降解性良好的天然化合物與丙烯酸進行復(fù)合，是目前研制生物降解型的pH敏感凝膠吸附材料的常規(guī)方法。

葡萄糖（化學(xué)式C₆H₁₂O₆）又稱玉米葡糖，是自然界分布最廣且最為重要的一種單糖。葡萄糖具有來源豐富、價格低廉、生物降解型好等優(yōu)點；且其分子中含有大量羥基，與水親和力強。因此，葡萄糖是一種潛在的制備凝膠吸附材料的原料。同時，與葡萄糖具有相似結(jié)構(gòu)的糖類化合物，如蔗糖、葡聚糖、纖維素等均可作為凝膠吸附材料的原料。張慧等通過對葡聚糖進行結(jié)構(gòu)改性得到純度較高的具有反應(yīng)性雙鍵的葡聚糖，再在氮氣保護下，通過引發(fā)劑與丙烯酸共聚制備了具有酸敏特性的納米凝膠，該凝膠可實現(xiàn)不同pH值對紅霉素的有效吸附與釋放（張慧等，酸敏性葡聚糖納米凝膠的制備與釋藥性質(zhì)考察[J]，醫(yī)藥導(dǎo)報，2008，27(8)：967-970）。為獲得具有較高純度的含雙鍵糖類化合物需要進行重結(jié)晶或柱層析等分離純化步驟，同時聚合反應(yīng)中氮氣保護需要密閉條件，二者均為會增加儀器設(shè)備的要求和成本投入。因此，直接采用未純化的聚合單體，在無氮氣保護的條件下制備凝膠吸附材料顯得相當(dāng)重要。

目前的研究文獻及專利中，刺激響應(yīng)型水凝膠的制備過程相對復(fù)雜，實驗條件過高，工業(yè)化存在一定的困難。

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發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種對酸堿度敏感的含糖凝膠吸附材料的制備方法。本發(fā)明方法中原料價格低廉，成本較低，合成路線簡潔，工藝流程短，反應(yīng)條件溫和，毒性低，易于工業(yè)化。

技術(shù)方案：對酸堿度敏感的含糖凝膠吸附材料的制備方法，由以下步驟組成：（1）將糖類化合物溶解在有機溶劑中，加入催化量的催化劑和甲基丙烯酸縮水甘油酯，于40~60℃反應(yīng)20~30h得到甲基丙烯酰化的糖類化合物，即第一反應(yīng)液；其中糖類化合物與甲基丙烯酸縮水甘油酯的摩爾比例為1:0.8~7；（2）待第一反應(yīng)液冷卻后，向其中加入丙烯酸、丙烯酰胺和交聯(lián)劑，并加入水使其完全溶解，得到第二反應(yīng)液；其中糖類化合物:丙烯酸:丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:（1~10）:（1~10）；交聯(lián)劑占聚合單體質(zhì)量百分比為0.2%~10%；（3）將第二反應(yīng)液加熱5min，加入引發(fā)劑，在60~80℃恒溫水浴鍋中攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時間在0.5~3h；其中引發(fā)劑占聚合單體質(zhì)量百分比為0.2%~10%；（4）反應(yīng)結(jié)束后，將凝膠取出，先用去離子水清洗并切成小塊，再用去離子水浸泡后將產(chǎn)品于冷凍干燥機中干燥，即得到對pH敏感的含糖水凝膠吸附材料。

上述步驟（1）中糖類化合物為葡萄糖、蔗糖、纖維二糖、葡聚糖、纖維素中的一種。

上述步驟（1）中有機溶劑為二甲基亞砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、二氧六環(huán)中的一種。

上述步驟（1）中催化劑為吡啶、4-二甲氨基吡啶、四甲基乙二胺、三乙胺、二甲基環(huán)己胺中的一種。

上述步驟（2）中交聯(lián)劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、N,N-雙（羥甲基）尿素、聚乙二醇、聚乙烯醇中的一種。

上述步驟（3）中引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰中的一種。

有益效果：本發(fā)明采用糖類化合物為原料，以甲基丙烯酸縮水甘油酯對其改性得到具有反應(yīng)性雙鍵的糖類化合物溶液，在無氮氣保護的條件下與丙烯酸、丙烯酰胺共聚制備對pH敏感的含糖凝膠吸附材料，具有原料廉價、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)設(shè)備簡單等特點，且得到的凝膠具有較好的吸水性能。?

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附圖說明