一锅法合成pH和温度双重敏感的离子微水凝胶的方法技术

本发明专利技术涉及环境敏感型的高分子材料领域，旨在提供一种一锅法合成pH和温度双重敏感的离子微水凝胶的方法。该方法是将N-烷基丙烯酰胺类单体、含叔胺基团的双键化合物、多卤代烷烃化合物和引发剂在水溶剂中，无氧条件下进行自由基共聚反应，并将所得产物透析三天，再与有机阳离子盐离子交换，离心后制得纯化的离子微水凝胶。该制备方法简单易控，得到的微水凝胶具有pH和温度双重敏感性，引入了聚离子液体的优良特性，且纯度高、稳定性好，溶胀率大，适合在药物可控缓释和传感器等领域的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境敏感型的高分子材料领域，具体涉及一种具有pH和温度双重敏感性的离子微水凝胶及其制备方法。
技术介绍
微凝胶(microgel)是一种交联的聚合物粒子,在良溶剂中溶胀而不溶解,具有强膨胀一收缩性。根据溶剂的不同聚合物凝胶又分为水凝胶和有机凝胶，其中刺激响应性水凝胶的研究尤其受到人们的关注。环境敏感型微水凝胶的外界刺激有温度、PH值、溶剂、盐浓度、光、声场、电场、压力等，当受到这些外界刺激时，微水凝胶会表现出相应的响应性，体现在体积的膨胀或收缩变化。利用这种刺激响应特性，可以将高分子凝胶应用在药物控制释放、催化剂、化学分离、生物传感器、执行元件、开关等各领域。一般微水凝胶是以N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸等水溶性双键化合物为聚合单体，N，N- 二亚甲基丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯等为化学交联剂，采用乳液聚合法制得。根据所选单体的特性，制得的微水凝胶可以具有对温度、PH值和离子强度等环境的响应特性。离子液体(ionic liquids)通常被定义为熔点低于100° C的有机/无机盐,具有良好的化学和电化学稳定性、低可燃性、低蒸气压和高离子导电率。最初，离子液体被作为挥发性有机溶剂的替代品，随着研究的深入，现在已广泛应用在其他
，如催化、有机和聚合化学、电化学、分析化学、能源、纳米技术和生物技术等等。在高分子化学领域，研究者将离子液体作为聚合过程中的绿色溶剂，生物大分子的特种溶剂，引发剂或助催化剂等，甚至将其作为功能性单体，获得聚离子液体。典型的聚离子液体是带有阳离子如吡咯烷酮、咪唑鎗、吡啶鎗和阴离子如四氟硼酸盐，六氟磷酸，三氟甲磺酸酯的功能性聚合物。类比于离子液体，聚离子液体可应用于许多不同的
，如环境能源、分析化学、材料科学、生物技术、催化剂、表面科学等等。若将聚离子液体 引入到微凝胶中，则能使其同时拥有二者的优良特性，并通过二者之间的协同作用，发挥出新功能，从而扩展了微凝胶的潜在应用领域。到目前为止，国内外有许多关于聚电解质及智能水凝胶的报道，但是关于具有聚离子液体性质和智能响应的微凝胶的报道却基本没有，特别是通过交联反应获得离子性质的微水凝胶。而所报道的大部分的聚电解质水凝胶是以块状本体凝胶的形式存在的，且制备过程较为繁琐，影响其应用前景。通过设计微水凝胶的组成与结构使其具有新特性的研究近年来一直受到国内外研究者的广泛专注，而有关聚离子液体的研究也是一个最新的热点。中国专利CN102304231A公开了一类高吸水性材料包埋物的制备方法，采用线性的亲水性聚合物与高价阳离子以及各种被包埋物通过聚电解质复合作用交联，形成包埋小分子的具有高吸水性能的材料。该专利技术具有优异的吸水性能、包埋性能和缓释性能，还具有一定的可降解性能。但是该材料是以块状凝胶的形式存在的，不具有微水凝胶胶体颗粒的微小尺寸，难以像微水凝胶一样能够有效输送到各个部位，应用范围较小。中国专利CN101851315A公开了一种可降解聚两性电解质微凝胶的制备方法，通过配置反向微乳液、水相溶液、油相溶液，以油相为母液制成油包水反向微乳液，在电热、水浴、充氮、搅拌状态下加入原料进行聚合反应，制成聚两性电解质微凝胶乳液，经破乳沉淀、洗涤、抽滤、透析、离心分离、真空干燥，制得两性电解质微凝胶颗粒。该两性电解质微凝胶等电点处粒子流体力学直径为105.7nm，但粒径分布较宽，且制备方法较为繁琐，提纯过程复杂。中国专利CN101851315A公开了一种以N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸等为主单体，在化学交联剂存在下，引发聚合制备PH及温度双重敏感性纳米水凝胶的方法，其纳米水凝胶的粒径为30-200nm，但该制备方法还需要使用表面活性剂，造成纳米水凝胶的透析纯化时间长达2周。上述专利中所涉及的水凝胶的制备方法较为繁琐，提纯过程复杂，且所获得的产品尺寸太大或尺寸分布较宽，不利于工业化生产和进一步的科学研究。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供。通过该方法制得的离子微水凝胶具有PH和温度双重敏感性及聚离子液体的性质，制备方法简单，纳米级尺寸且分布均匀，适合在药物可控缓释和传感器等领域的应用。本专利技术无需使用交联剂和表面活性剂，通过单体的季铵化反应实现交联，并使聚合物离子化，仅采用一锅法获得了尺寸分布均匀的PH和温度双重敏感的离子微水凝胶，实现简化工艺，可控生产。本专利技术具体的解决方案是:提供一种，包括以下步骤:将N-烷基丙烯酰胺类单体Ml、含叔胺基团的双键化合物M2、多卤代烷烃化合物M3和引发剂溶于水中，于无氧条件下进行自由基共聚反应，共聚反应温度为60-90° C，共聚反应时间为6小时；将所得产物透析三天后，加入有机阳离子盐类化合物M4进行离子交换反应，离子交换反应温度为25° C，反应时间为24小时；然后进行离心洗涤，制得纯化的离子微水凝胶；Ml、M2、M3、和M4 的化学结构式分别为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一锅法合成pH和温度双重敏感的离子微水凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：将N?烷基丙烯酰胺类单体M1、含叔胺基团的双键化合物M2、多卤代烷烃化合物M3和引发剂溶于水中，于无氧条件下进行自由基共聚反应，共聚反应温度为60?90°C，共聚反应时间为6小时；将所得产物透析三天后，加入有机阳离子盐类化合物M4进行离子交换反应，离子交换反应温度为25°C，反应时间为24小时；然后进行离心洗涤，制得纯化的离子微水凝胶；M1、M2、M3、和M4的化学结构式分别为：其中，R1为氢原子，R2为异丙基，或R1为乙基，R2为乙基；R3为碳原子数为2~6的直链烷基；X为吡啶类或咪唑类基团；Y为氯或溴；A为锂或钠或钾；B为十二烷基磺酸根或氟硼酸根或三氟甲基磺酸根；在M1、M2和M3三种反应物中，各自所占质量百分比分别为M1：77?92％，M2：?4?12％，M3：4?11％，M4占M1、M2和M3总质量的7?52％；引发剂的用量为M1、M2和M3总重量的6?10%。?FDA0000273531721.jpg

【技术特征摘要】
1.锅法合成PH和温度双重敏感的离子微水凝胶的方法，其特征在于，包括以下步骤: 将N-烷基丙烯酰胺类单体Ml、含叔胺基团的双键化合物M2、多齒代烷烃化合物M3和引发剂溶于水中，于无氧条件下进行自由基共聚反应，共聚反应温度为60-90° C，共聚反应时间为6小时；将所得产物透析三天后，加入有机阳离子盐类化合物M4进行离子交换反应，离子交换反应温度为25。C，反应时间为24小时；然后进行离心洗涤，制得纯化的离子微水凝胶； Ml、M2、M3、和M4的化学结构式分别为:2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的N-烷基丙烯酰胺类单体Ml是N-异丙基丙烯酰胺或N，N-双乙基丙烯酰胺。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜滨阳，周娴婧，聂晶晶，徐君庭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：