[發明專利]一種側鏈含偶氮吡啶的N-異丙基丙烯酰胺共聚物

有效

• 申請號: 201810042391.1
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108164654B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 薛小強;孫佳悅;蔣必彪;黃文艷;楊宏軍;蔣其民
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/54;C08F220/34
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本發明公開了一種側鏈含偶氮吡啶的N?異丙基丙烯酰胺共聚物，經重氮偶合等步驟制備了偶氮吡啶單體：甲基丙烯酸?4?(4?吡啶基偶氮)苯酯(PAZO)。PAZO、N?異丙基丙烯酰胺(NIPAM)和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(EGMA)無規共聚得到多重響應三元共聚物P(NIPAM?co?PAZO?co?EGMA)。采用凝膠滲透色譜和核磁共振氫譜對聚合物的結構進行表征，經紫外光譜對聚合物進行研究，發現聚合物具有良好的光致順反異構。聚合物最低相轉變溫度(LCST)為49℃，經紫外光照LCST下降2℃，變為47℃，同時聚合物對pH值也具有響應性，聚合物溶液通入CO₂后LCST變為62℃升高了13℃，向溶液中通入氬氣排除CO₂，溶液的LCST再次變為49℃。交替通入CO₂和氬氣，溶液LCST具有可逆性。表明該聚合物具有溫度、光、pH以及氣體響應性。

技術領域

本發明涉及高分子領域，為環境敏感型高分子材料，尤其涉及一種側鏈含偶氮吡啶的N- 異丙基丙烯酰胺共聚物。

背景技術

環境敏感型高分子材料由于能對外界環境(如光、熱、pH值、氣體等)變化做出響應從而使自身也發生相應的變化，使得其成為功能高分子研究的一個重點，并且這種性質使得其在藥物釋放和傳輸、生物技術、催化以及水處理等方面具有重要的研究意義。偶氮吡啶基團不僅具有光致順反異構響應、pH響應和能夠金屬離子絡合等特性。這些特征使得偶氮吡啶聚合物具有多重響應性從而具有更廣泛的應用。

因為聚異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)具有最低臨界相轉變溫度(LCST)，通過添加功能基團可以改變聚合物的LCST，所以PNIPAM是現在最具有熱點的一種溫敏性高分子。偶氮基團在紫外光照下或熱的影響下，其順式(cis)和反式(trans)構型會發生可逆的轉變，同時伴隨著偶氮苯分子幾何尺寸和偶極矩的變化。由于這一性質，通過在PNIPAM中引入偶氮苯基團使聚合物材料具有溫度-光雙重響應性，通過紫外光照來調節聚合物的溫敏性。Tamaoki等人成功合成了含偶氮苯端基的溫敏型線型PNIPAM，在紫外輻照下，構型的轉變使得偶氮苯的極性變大，聚合物親水性發生變化，提高了聚合物的LCST。Cui等人研究了偶氮吡啶與不同酸的絡合，偶氮吡啶異構化的變化以及薄膜物理性能的變化。Kim等人研究了偶氮吡啶與銀離子絡合，通過偶氮吡啶基團與銀離子絡合生成共價鍵，使得在水溶液中單體分子連接在一起形成凝膠，通過控制銀離子濃度，進而控制溶液凝膠，并且研究了銀離子濃度對溶液中高分子結構的影響。Yu等人通過后修飾法在溫敏型支化聚合物中引入偶氮苯基團，較高偶氮苯含量的超支化聚合物(hPEZ₂₁₁-AZO₁₀)在水溶液中自組裝，形成球狀的納米膠束，經過紫外光照射，偶氮苯的異構化驅動了納米膠束改變尺寸。

為了使聚合物獲得更多響應性，本發明在PNIPAM鏈段中引入了偶氮吡啶基團除了溫度響應和光響應還能夠對pH值進行響應，并且由于pH對聚合物的影響，聚合物溶液還能夠對一些氣體進行響應。本發明可以通過CO₂來調節聚合物溶液的LCST，并且可以通過控制CO₂在溶液中的含量來實現聚合物溶液LCST的可逆變化。

發明內容

本發明的目的在于設計提供一種既對溫度有響應性，又對pH值有響應性，同時在聚合物鏈段中含有對紫外光也具有響應性的功能性單體，該聚合物既要滿足快速多重響應，并且聚合物還屬于水溶性。并且提供一種該功能性單體和共聚物的制備方法，使制備工藝簡單，產品純度高，并對獲得的共聚物進行溫度、pH值、紫外光響應性的測試，具有很好的三重響應性，并且通過CO₂改變pH值，間接的實現了對氣體的響應性。

本發明要解決的技術問題是，提供一種具有溫度、pH值、紫外光三重響應的新型聚合物。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種側鏈含偶氮吡啶的N-異丙基丙烯酰胺共聚物，其具有式[1]的結構通式：