[發明專利]納米四氧化三鐵介導自由基聚合引發體系及其制備磁性水凝膠的方法

有效

• 申請號: 201710768701.3
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107474264B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 王翠;郝焱;陳明乾;李禎;陳志勇
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08F283/06;C08F220/06;C08F4/26;C08F4/30;C08F2/44;C08L51/08;C08K3/22
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 高強

本發明涉及納米四氧化三鐵介導自由基聚合引發體系及其制備磁性水凝膠的方法。具體步驟為：將納米四氧化三鐵、過氧化氫與親水性單體加入水中混合均勻，通入氮氣除氧后，置于密封容器中，室溫環境下靜置11 min～60 min，得到磁性水凝膠。其中，引發體系是由納米四氧化三鐵與過氧化氫組成，無需添加底物，反應過程無毒副產物生成，納米四氧化三鐵既是引發體系的組成部分，又是磁響應性的來源。制備過程具有綠色環保、室溫節能、快速高效的優點。所得磁性水凝膠在固定化酶、藥物控釋、細胞工程、污水處理等眾多領域具有廣泛的應用。

技術領域

本發明涉及納米四氧化三鐵介導自由基聚合，屬于高分子技術領域，尤其涉及納米四氧化三鐵與過氧化氫組成的自由基聚合引發體系及其制備磁性水凝膠的方法。

背景技術

自由基聚合是烯類單體聚合時所采用的一種主要形式，在高分子工業領域有著廣泛的應用。由于自由基聚合引發體系對聚合物性能（包括端基基團，聚合度以及聚合物的三維結構等）有著重要的影響，近幾十年以來，在學術研究和工業應用方面都受到廣泛關注。目前，按照自由基引發機理，自由基引發體系主要可以分為熱引發、氧化還原引發、光引發、輻射引發、等離子體引發和微波引發等。其中，氧化還原引發體系可以在室溫或更低溫度下引發聚合反應，且無需特殊裝置，符合目前室溫節能的要求，近年來受到廣泛的重視。

目前，在現有的氧化還原引發體系中，由生物酶介導的酶促反應是一類特殊的自由基聚合引發體系。由于酶促自由基聚合反應能在水相中進行，反應條件溫和、單體選擇范圍大、凝膠化時間快速可控且所得水凝膠生物相容性好，近年來引起了廣泛的興趣(Polymer, 2001, 42, 5515-5521; Angewandte Chemie, 2017, 129, 3339-3343)。中國專利 CN 103342823 B介紹了一種利用辣根過氧化物酶介導自由基聚合制備水凝膠的方法。然而，酶促反應通常需要底物的參與，反應結束后會有殘基留在產物中，難以去除,而影響產物性能；并且酶的物理化學性能不穩定，催化活性受到環境條件的影響，從而限制了酶促反應在自由基聚合中的應用（Polymer Chemistry, 2012, 3, 900-906）。

磁性水凝膠通常是由磁性介質和聚合物水凝膠網絡復合而成。由于兼具了磁性介質的磁響應性和水凝膠的柔韌性、滲透性，磁性水凝膠在酶固定化、藥物控制釋放和生物大分子分離等方面具有廣闊的應用前景。在現有的制備方法中，磁性介質（例如納米四氧化三鐵）只是作為磁性來源材料加入到復合體系中，而聚合物水凝膠通常需要獨立的引發體系聚合而得（Chemical Engineering Journal, 2014, 249, 189-200）。

近年來，利用納米材料模擬生物酶的研究與應用，得到了迅猛的發展。2007年，中國科學院生物物理研究所閻錫蘊課題組發現四氧化三鐵納米顆粒能夠模擬辣根過氧化物酶活性，其催化特性與辣根過氧化物酶基本一致，能夠替代辣根過氧化物酶，應用在酶聯免疫吸附分析（Nature Nanotechnology, 2007, 2, 577-583）。磁性納米四氧化三鐵材料可以大批量制備，成本低廉，而且室溫保存穩定，易于修飾和標記，是一類很有前景的模擬酶材料。目前，還未見有關納米四氧化三鐵模擬辣根過氧化物酶，介導自由基聚合及其制備磁性水凝膠的報道。

發明內容

針對現有技術存在的問題和不足，本發明提供一種納米四氧化三鐵介導的自由基聚合引發體系，并通過該體系快速綠色制備磁性水凝膠。

本發明采用的技術方案是：

以納米四氧化三鐵-過氧化氫為引發體系，水為反應介質，在室溫條件下，引發親水性單體進行自由基聚合，以制備磁性水凝膠。步驟如下：

將納米四氧化三鐵、過氧化氫、反應溶劑、親水性單體和交聯劑分別加入到反應容器中混勻，調節體系的pH值，通氮除氧后，室溫靜置，反應11 min～60 min，所得產物經溶劑洗滌，干燥，得到磁性水凝膠。

所述的反應溶劑為水、乙醇或甲醇。