[發明專利]聚合物凝膠及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201680053712.7
• 申請日: 2016-09-08
• 公開（公告）號: CN108368273A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 古安努姆比·梅德羅斯;雷娜塔·布里托
• 申請（專利權）人: 羅地亞阿塞托有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所 31259
• 代理人: 脫穎

本發明涉及制備聚合物凝膠的方法，包括通過使用羧酸的環狀二酐作為交聯劑交聯聚合物，以及用碳酸氫鹽處理聚合物凝膠。本發明還涉及通過本發明的方法可獲得的聚合物凝膠及其在各種應用中的用途。

背景技術

本發明涉及聚合物凝膠及其制備方法。

聚合物凝膠是交聯聚合物，其能夠吸收大量的液體，例如水。具體地，能夠吸收超過其干重10倍量的水的交聯聚合物水凝膠被定義為“超吸收劑”。交聯或交聯結(即形成聚合物凝膠網絡的大分子鏈之間的物理或化學鍵)一方面保證聚合物-液體體系的結構完整性，一方面防止聚合物完全溶解，另一方面允許液相保留在分子網孔內。

目前市場上可得到的聚合物凝膠的特征不僅在于其顯著的吸收性能，還在于其生物相容性，這可能是由于含水量高，并且最重要的是由于根據外部刺激調整其吸收性能的可能性。因此，這種聚合物水凝膠可以用作智能材料，例如用于制造用于多種工業應用的傳感器或致動器。除了在個人衛生吸收性產品領域中用作吸收芯的常規應用外，還有更新和更具創造性的應用，諸如在生物醫學領域，用于控制釋放藥物制劑、人造肌肉、傳感器等的研發，以及在農業和園藝領域，例如用于在干旱土壤中控制釋放水分和營養物質的裝置中。

但是，目前可用的聚合物凝膠幾乎都是基于丙烯酸的產品，因此不可生物降解。

由于日益關注環境保護問題，近年來大量關注已集中在研發基于生物可降解聚合物的超吸收性材料上，其具有與傳統的超吸收性聚丙烯酸類似的性能。

用于獲得超吸收性聚合物凝膠的生物可降解聚合物的實例是淀粉及纖維素衍生物。

1990年，Anbergen U和Oppermann W(Polymer，31,1854)提出了合成完全由纖維素衍生物制成的超吸收性材料的方法。具體地，他們使用羥乙基纖維素(HEC)和羧甲基纖維素鈉鹽(CMCNa)，其在堿性溶液中與二乙烯基砜化學交聯。但是，這些材料的吸收性能與基于丙烯酸的超吸收性材料相比并不高。

一些碳二亞胺在非常規交聯劑中也是眾所周知的。特別地，在ES 484964和WO2006/070337中描述了使用碳二亞胺以交聯成鹽或非成鹽的羧甲基纖維素(CMC)。然而，在與CMCNa發生交聯反應過程中，該物質變成微毒脲衍生物，其在洗滌步驟中必須除去，從而進一步增加了生產工藝的成本和復雜度。

近來，US 2010/0234233 A1中已經描述了使用多元羧酸，諸如檸檬酸，作為用于生產水凝膠的交聯劑。本文中使用的聚合物是離子型聚合物和非離子型聚合物的混合物，例如羧甲基纖維素和羥乙基纖維素的混合物。還公開了作為多羥基化醇(諸如山梨糖醇)的分子間隔基，可用于增加水凝膠的吸收能力。該工藝適用于親水性聚合物。但是，對于疏水性聚合物，如乙酸纖維素，通過該工藝獲得的溶脹比并不令人滿意。

發明內容

本發明的目的是提供克服上述缺點并且也是可生物降解、環保且具有高溶脹性能的新型聚合物凝膠。

這些和其他目的通過本發明的聚合物凝膠及本文限定的其制備方法來實現。本發明的聚合物凝膠通過與環狀二酐交聯反應以及用碳酸氫鹽溶液處理而獲得。有利地，在交聯之前，進行聚合物與用作極性分子間隔基的環狀單酐的反應。

本發明部分地涉及這樣的發現，即事先與特定單酐，特別是二酐(諸如均苯四甲酸二酐)反應的纖維素衍生物的交聯，導致形成具有高液體吸收性能的聚合物凝膠。盡管在US2010/0234233A1和Quim.Nova，Vol.36,No.1,02-106,2013的文章中已經報道了均苯四甲酸二酐作為聚合物(諸如纖維素衍生物)的交聯劑，但其與用碳酸氫鹽溶液進行后處理的組合未曾公開過。此外，其與預先與環狀單酐反應的聚合物的組合從未公開過。

在這種情況下，根據本發明用于制備聚合物凝膠的方法包括以下步驟：

(a)在催化劑存在下將環狀二酐加入到包含聚合物的溶液中，以及