[發明專利]一種UCST增強型丙烯酰胺共聚物及其制備方法

在審

• 申請號: 202110085297.6
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112812228A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張明明;孫佳琳
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院生物醫學工程研究所
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/36;C08F212/14;C08F222/38;C08F8/12
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發明涉及臨界溶解溫度的共聚物技術領域，具體涉及一種UCST(最高臨界溶解溫度)增強型丙烯酰胺共聚物及其制備方法，所述丙烯酰胺共聚物的側鏈結構包含丙烯酰胺單體、琥珀酰亞胺單體、羧酸單體。本發明聚合物以丙烯酰胺為主，同時含有少量的琥珀酰亞胺單體以及羧酸單體，依靠琥珀酰亞胺單體的疏水作用，以及琥珀酰亞胺單體與丙烯酰胺和羧酸單體之間的氫鍵作用，增強聚合物鏈內和鏈間的作用力，使共聚物產生優異的UCST性能，在較低的濃度下即可獲得較高的T_cp(濁點溫度)。得到的聚合物具有比現存的基于丙烯酰胺的聚合物更好的UCST性能，體現在：在0.2～3mg/mL的低濃度得到較高的T_cp。

技術領域

本發明涉及臨界溶解溫度的共聚物技術領域，具體涉及一種UCST增強型丙烯酰胺共聚物及其制備方法。

背景技術

具有最高臨界溶解溫度(upper critical solution temperature，UCST)的聚合物，能夠在某一臨界溫度，又稱濁點溫度(T_cp,cloud point temperature)在溶劑中發生相轉變，表現出低溫不溶高溫溶解的性質。通常，形成UCST聚合物的兩種重要作用力是靜電作用或氫鍵。靜電作用容易受到溶劑中的離子和pH影響，導致UCST性質消失，相比之下，基于氫鍵作用的UCST聚合物能適應更加復雜的溶液環境。常見基于氫鍵的UCST聚合物通常同時含有質子供體和質子受體結構，如：基于酰胺、脲基或咪唑基的聚合物等。聚丙烯酰胺(PAAm)是一類常見的水溶性聚合物，酰胺結構既是氫鍵供體也是氫鍵受體，因此其可以形成分子內和分子間氫鍵，將其與其他含有氫鍵供體和受體結構的單體共聚，能夠得到UCST型聚合物，在藥物遞送、細胞培養、蛋白質分離、催化、傳感器等領域和方向具有重要的應用價值。

然而，現存的基于PAAm的UCST聚合物，往往因為氫鍵作用力強度不高，導致UCST性能較弱，主要體現在聚合物很難在較低濃度下產生較高的T_cp，使其應用受到很大的局限。

為了提高聚合物的UCST性能，通常采用以下方法：1.向共聚物中添加疏水單體單元，通過疏水作用誘導聚合物鏈增強聚集趨勢，用以拉進氫鍵供體和受體間的距離，進而提高T_cp；2.調節質子供體和受體的摩爾比，使兩者比例接近，此時形成的氫鍵強度最高，進而提高T_cp；3.提高聚合物的分子量，使聚合物鏈間作用力更高。然而上述方法仍然存在一定的局限性，如：疏水單體的種類和比例只能在一定范圍內調節T_cp，比例過高會使共聚物徹底不溶于水，而比例過低會使共聚物不能發生相轉變；聚合物分子量增大到一定程度后對T_cp無影響?；谏鲜鲆蛩?，現存的基于丙烯酰胺的UCST聚合物，通常難以達到70～80℃的T_cp，或需要很高的聚合物濃度才能實現較高的T_cp。例如，500mg/mL的聚(丙烯酰胺-丙烯酸)共聚物(P(AAm-AAc)),在AAc/AAm＝6/4時，T_cp達到最高，僅為24℃(Macromolecules,2010,10645)。10mg/mL的聚(丙烯酰胺-丙烯腈)共聚物(P(AAm-AN))的T_cp為34℃(Soft Matter,2015,7059)。2～10mg/mL的聚(丙烯酰胺-苯乙烯)共聚物(P(AAm-St))，在St/AAm＝14/86時聚合物的T_cp是61～66℃(Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry,2014,1878)。因此，亟需一種低濃度下具有較高濁點溫度的基于丙烯酰胺的UCST共聚物。

發明內容

針對現有的丙烯酰胺共聚物UCST性能欠佳的問題，本發明設計了一種全新的丙烯酰胺共聚物的結構，使UCST性能大幅提升。