[发明专利]光化学引发系统及采用其的引发透明体系或不透明体系光聚合或包埋的方法

说明书

技术领域

本发明涉及常温有氧条件下，有关可高效引发透明体系或不透明体系进行光聚合从而包埋微生物的高效光引发系统。该光引发系统不仅可用来引发透明体系对微生物进行包埋，也可用来引发不透明体系对微生物进行包埋。

发明背景

光化学由于具有常温下进行，反应条件温和，反应速度快，易控制的特点，因此在高分子合成，固体表面接枝及微乳液聚合等领域得到了广泛的应用。由于光化学反应在常温常压下进行，接近微生物活动的生理条件，且反应过程易控制等特点，可方便调整包埋材料结构等，因此近年来在微生物、细菌等活性物质的包埋方面也得到了广泛的研究。虽然光化学反应具有反应速度快，易控制的特点，但是其缺点也是明显的。如，光化学反应一般只能在光透明的体系中进行，而且光聚合的顺利进行一般需要无氧条件。这两个缺点导致光化学包埋难以在不透明的包埋体系中进行。由于包埋对象的多样性，因此包埋体系有很多是不透明的，甚至是浑浊的。因此如何大规模地在常温有氧条件下制备包埋菌是一个巨大的挑战。如何在常温有氧的条件下将之引发聚合，将微生物进行有效包埋，也是目前光化学领域的难题。因此有必要开发一种能引发不透明系统或不透明包埋体系的高效光效引发剂，使得聚合能够正常高效地进行，从而将微生物包埋，并具有较高的机械强度，以适应工业化的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有光聚合技术的不足：即光化学聚合只能限定在无氧条件下，透明体系中，且引发聚合的深度、规模有限的缺点。本发明提供了一种高效的光引发体系，不仅能够在常温，有氧条件下引发透明体系的光化学聚合包埋，也可用来引发不透明体系的光化学聚合包埋，比如包埋固定微生物或非微生物，并且能够大量制备包埋载体，同时此光化学方法简单，易于操作。

本发明可在常温，有氧条件下对不透明体系、包埋微生物或非微生物的不透明体系进行引发，在光照条件下达到聚合固化的效果。

本发明的一个目的是提供一种光引发系统，用于在包埋体系中进行光化学高效引发，以包埋体系的总重量计，其包括以下组分：

过硫酸钾在包埋体系中的浓度                      0.1-0.6 wt%

安息香二甲醚在包埋体系中的浓度                  0.1-1.2 wt%

四甲基乙二胺在包埋体系中的浓度                  0.7-5 % wt%。

以下是高效光引发系统的制备方法：

1.常温下，将适量的过硫酸钾溶解去离子水中，搅拌均匀，得到过硫酸钾饱和溶液；     2.将适量的安息香二甲醚溶解于一定体积的N-乙烯吡咯烷酮中。使得安息香二甲醚在N-乙烯吡咯烷酮中的浓度为0.6 g/ml。

3.促进剂：四甲基乙二胺。

该引发体系可在常温有氧条件下，通过光源辐照，达到对透明体系，不透明体系进行光化学高效引发，使之固化。特别适用于包埋固定微生物或其它非生物的固定包埋体系。

本发明的另一个目的在于提供一种采用上述的光引发系统引发含双键预聚物及单体的透明体系的光化学聚合或包埋引发的方法，包括以下步骤：

步骤一，将含双键的单体或预聚物8～20 g溶解在100ml水中；

步骤二，在步骤一所得溶液中加入上述的光引发系统，迅速搅拌均匀；其中在步骤二得到的溶液中，安息香二甲醚在溶液中的百分比为0.1-1.2%(m/v,g/ml)，四甲基乙二胺在溶液中的百分比为0.7-5%(m/v,g/ml)，过硫酸钾在溶液中的百分比为0.1-0.6％(m/v,g/ml)；

步骤三，将步骤二中制备的反应液，置于辐射光源下照射2-8分钟，进行固化；之后将固化后的凝胶根据需要切割成相应的立方体颗粒，充分洗涤，即得光化学引发的固定化颗粒。

本发明的另一个目的在于提供一种采用上述的光引发系统引发含双键预聚物及单体的不透明体系的光化学聚合或包埋引发的方法，包括以下步骤：

步骤一，将8～20 g含双键的单体或预聚物溶解在100ml水中；

步骤二，在步骤一的溶液中加入包埋对象，搅拌均匀，其中所述包埋对象在溶液中的质量体积百分数为3.2～20%（m/v）；

步骤三，在步骤二所得溶液中加入上述的光引发系统，迅速搅拌均匀；其中在步骤三得到的溶液中，安息香二甲醚在溶液中的百分比为0.1-1.2%(m/v,g/ml)，四甲基乙二胺在溶液中的百分比为0.7-5%(m/v,g/ml)，过硫酸钾在溶液中的百分比为0.1-0.6％(m/v,g/ml)；