[發明專利]一種刷狀微凝膠類水潤滑添加劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111094390.X
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113667066B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 劉國強;馮楊;趙楠;陳卓;周峰;劉維民
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C08F265/10
• 分類號: C08F265/10;C08F230/02;A61L31/04;A61L31/14
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 姬莉

本發明公開了一種刷狀微凝膠類水潤滑添加劑及其制備方法和應用，屬于功能材料及其制備技術領域。本發明首先利用自由基聚合，通過甲基丙烯酸?2?羥基乙酯和2?溴代異丁酰溴合成2?(2?溴異丁酰氧基)甲基丙烯酸乙酯；然后以N?異丙基丙烯酰胺、丙烯酸、交聯劑和2?(2?溴異丁酰氧基)甲基丙烯酸乙酯為原料，再加入引發劑，利用無皂乳液聚合方法，得到微凝膠；最后將微凝膠與2?(甲基丙烯酰氧基)乙基?2?(三甲基氨基)乙基磷酸酯與甲醇混合，除氧，加入溴化亞銅和2,2'?聯吡啶，在氮氣氣氛下反應，得到刷狀微凝膠類水潤滑添加劑。本發明在聚合物微凝膠膠體顆粒表面接枝兩性離子聚合物刷，作為潤滑添加劑具有很好的潤滑效果。

技術領域

本發明涉及功能材料及其制備技術領域，更具體的涉及一種刷狀微凝膠類水潤滑添加劑及其制備方法和應用。

背景技術

生物體內有著很多良好的潤滑體系，這些潤滑體系多是以水作為潤滑介質。尤其是關節中，關節是人體活動最多的部位之一，在具有很強的承載力的同時還具有很好的潤滑能力，這主要歸因于關節軟骨和關節滑液中的各種潤滑生物大分子。

水本身作為潤滑劑得到了較多的應用，水中的較大的偶極子可以在極性界面形成水化層，確保了水合潤滑的實現。但是水本身粘度較低，在高載荷下潤滑能力大大降低，從而限制了應用。基于此，本發明提供了一種刷狀微凝膠類水潤滑添加劑，添加到在水中，提升水的粘度，同時還能提升水化能力，穩定水化層及增加功能性。

發明內容

針對以上問題，本發明基于仿生關節滑液中的生物潤滑大分子，將結構仿生的聚合物刷接枝到功能仿生的微凝膠上，能夠達到很好的潤滑效果。接枝的水化能力更好的兩性離子聚合物提高了潤滑添加劑的水化能力。解決了傳統的水作為潤滑介質的缺點，利用聚合物刷的水化能力使得潤滑效果得到進一步提升。

本發明的目的在于提供了一種刷狀微凝膠類水潤滑添加劑及其制備方法和應用，在聚合物微凝膠膠體顆粒表面接枝兩性離子聚合物刷，具有更好的潤滑性能。

本發明的第一個目的是提供一種刷狀微凝膠類水潤滑添加劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、2-(2-溴異丁酰氧基)甲基丙烯酸乙酯的合成

利用自由基聚合，通過甲基丙烯酸-2-羥基乙酯和2-溴代異丁酰溴合成2-(2-溴異丁酰氧基)甲基丙烯酸乙酯；

步驟2、微凝膠的合成

以N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸、交聯劑和2-(2-溴異丁酰氧基)甲基丙烯酸乙酯為原料，在加入引發劑，利用無皂乳液聚合方法，得到微凝膠；

步驟3、在微凝膠上接枝聚合物刷

將步驟2中的微凝膠與2-(甲基丙烯酰氧基)乙基-2-(三甲基氨基)乙基磷酸酯與甲醇混合，除氧，加入溴化亞銅和2,2'-聯吡啶，在氮氣氣氛下反應，得到刷狀微凝膠類水潤滑添加劑。

優選的，步驟1中，將甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、三乙胺溶于二氯甲烷中，在0-5℃攪拌并除氧30-40min，得到溶液A，其中甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、三乙胺和二氯甲烷的比值為11.45～11.55g：4.5～5.5g：45～55g；

將2-溴代異丁酰溴溶于二氯甲烷中得到溶液B，其中，2-溴代異丁酰溴和二氯甲烷的比值為9.88～10.88g：11.54～12.54mL；將溶液B加入至溶液A中，0-5℃反應3-5h后，將產物進行分離、洗滌、除去水分、過濾密封保存，得到2-(2-溴異丁酰氧基)甲基丙烯酸乙酯；其中，溶液A中的二氯甲烷與溶液B中的二氯甲烷的比值為45～55g：11.54～12.54ml。

優選的，步驟2中，將N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸和交聯劑加入水中，得到溶液C；其中，N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸和交聯劑和水的比值為0.8～0.9g：0.2～0.3g：15～25mg：100mL；