[发明专利]具有两性pH响应基团的聚氨酯水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚氨酯水凝胶的生产技术领域，具体涉及一种具有酸性和碱性响应基团，能够对环境温度和pH具有双重敏感特性的聚氨酯水凝胶的制备方法。

背景技术

聚氨酯水凝胶是一种分子链主要由聚氨酯组成，并且具有三维网状结构，能够在水中溶胀但不溶解于水的高分子聚合物。聚氨酯智能水凝胶则是能够对外界环境产生智能感应，并且根据外界环境的变化产生智能响应的聚氨酯基高分子聚合物。聚氨酯智能水凝胶具有优异的机械性能和生物相容性，因此在物质分离、药物缓释、仿生器官、分子印迹等方面显示了广阔的应用前景。

聚氨酯智能水凝胶根据其智能特性又可分为温度响应型聚氨酯水凝胶、pH响应型聚氨酯水凝胶、离子响应型聚氨酯水凝胶、磁场响应型聚氨酯水凝胶等。与单一响应聚氨酯水凝胶相比，双重或多重响应聚氨酯水凝胶具有更为广泛的应用范围和研究价值，所以双重或多重响应聚氨酯水凝胶受到越来越多的关注和研究。

在双重或多重响应聚氨酯智能水凝胶的研究中，又以温度和pH双重响应聚氨酯水凝胶研究最为广泛。通常地，温度和pH双重响应聚氨酯水凝胶只含有一种pH敏感官能团，只能对单一的pH值产生智能响应。当外界环境pH值发生连续性变化时，此类水凝胶展现出的智能响应特性仍然存在一定程度的缺陷。因此，应对温度和pH双重响应聚氨酯水凝胶的pH响应特性进行调控，才能拓展其应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有两性pH响应基团的聚氨酯水凝胶的制备方法。

本发明方法包括如下步骤：

(1)将40重量份聚乙二醇、3.4～4.6重量份脂肪族异氰酸酯、12.0×10^-3重量份催化剂、60重量份溶剂在反应釜中于80～85℃反应3小时，得到具有异氰酸根封端结构的聚氨酯预聚物；参与合成后，聚乙二醇成为温度响应链段；

(2)然后再在步骤(1)的反应釜中加入1.7～6.9重量份脂肪族异氰酸酯、1.4～2.8重量份带有酸性基团的扩链剂、15～20重量份溶剂，继续于80～85℃反应3小时，得到预聚体I，备用；参与合成后，带有酸性基团的扩链剂成为pH响应基团；

(3)将40重量份聚乙二醇、3.4～4.6重量份脂肪族异氰酸酯、12.0×10^-3重量份催化剂、60重量份溶剂在另一个反应釜中于80～85℃反应3小时，得到具有异氰酸根封端结构的聚氨酯预聚物；参与合成后，聚乙二醇成为温度响应链段；

(4)然后再在步骤(3)的反应釜中加入1.7～6.9重量份脂肪族异氰酸酯、1.2～2.4重量份带有碱性基团的扩链剂、15～20重量份溶剂，继续于80～85℃反应3小时，得到预聚体II，备用；参与合成后，带有碱性基团的扩链剂成为pH响应基团；

(5)将预聚体I和预聚体II倒入同一个反应釜中，并加入1.4～2.8重量份含羟基的交联剂、15～20重量份溶剂，继续于80～85℃反应2小时，即预聚体I和预聚体II发生交联反应，得到聚氨酯溶液；

(6)将步骤(5)所得的聚氨酯溶液装入模具并将其置于真空干燥箱中，恒温70℃干燥36小时；

(7)将步骤(6)所得产物浸泡在pH＝9.5的碱性水溶液中，并加入0.3～0.6千克的氮丙啶交联剂，常温反应24小时，获得聚氨酯水凝胶；

(8)将步骤(7)所得聚氨酯水凝胶浸泡在去离子水中7天，且每24小时换水一次，浸泡结束后使用冷冻干燥箱对水凝胶进行干燥，即得产品。

优选地，所述聚乙二醇的数均相对分子质量为4000。

优选地，所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯即IPDI和六亚甲基二异氰酸酯即HDI中的一种。

优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡即DBTDL。

优选地，所述带酸性基团的扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸即DMPA。

优选地，所述带碱性基团的扩链剂为N-甲基二乙醇胺即MDEA。

优选地，所述含羟基的交联剂为季戊四醇即PETP。

优选地，所述氮丙啶交联剂为季戊四醇三(3-氮丙啶基)丙酸酯。

优选地，所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。