[发明专利]聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯/聚(3;4-亚乙二氧基噻吩)复合导电水凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种可控药物释放的聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯/聚(3,4‑亚乙二氧基噻吩)复合导电水凝胶的制备方法，该方法首先在氧化石墨烯表面接枝聚苯乙烯磺酸，经过还原处理得到具有良好溶解性能的聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯，再将聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯加入含有3,4‑亚乙二氧基噻吩和药物的混合溶液中，在氧化剂存在的条件下使3,4‑亚乙二氧基噻吩的聚合与复合水凝胶的自组装同时进行。制备得到的复合导电水凝胶具有良好的力学强度，在电刺激下可实现药物的控制释放。

技术领域

本发明涉及水凝胶功能材料技术领域，具体涉及一种可控药物释放的聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)复合导电水凝胶及其制备方法。

背景技术

复合导电水凝胶作为智能凝胶中的一类越来越受到人们的广泛关注。目前复合导电水凝胶的研究重点也从最初的聚电解质凝胶转变到无机材料添加导电水凝胶以及导电高分子复合水凝胶。复合导电水凝胶结合了导电材料与水凝胶两方面的优点，在电刺激药物释放、超级电容器等领域有着很好的应用前景，然而如何实现无机材料或导电高分子在水凝胶基体中的均匀分布仍然是研究的难点之一。

石墨烯是一种由一层碳原子组成的新型二维纳米无机碳材料，是世界上最薄的二维材料之一，石墨烯具有优良的电学性能与优异的力学性能。作为合成石墨烯的前驱物，氧化石墨烯的分子结构上含有羟基、羧基与环氧基等众多功能基团，能很好的溶解分散在水或有机溶剂中，但是由氧化石墨烯还原所得到的石墨烯却很难再次均匀分散在水中。综上所述，如何将石墨烯引入水凝胶基体中并实现其在水凝胶中的均匀分散，同时能够控制复合导电水凝胶的尺寸和外型以及电学性能、力学性能，仍存在较大的困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有复合导电水凝胶制备过程中存在的上述问题，提供一种可控药物释放的聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)复合导电水凝胶及其制备方法，该方法首先在氧化石墨烯表面接枝聚苯乙烯磺酸，接着经过还原处理得到具有良好溶解性能的聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯，再将聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯与含有3,4-亚乙二氧基噻吩的药物混合溶液以及氧化剂进行反应，保证了3,4-亚乙二氧基噻吩的聚合与复合水凝胶的自组装同时进行，最终得到可控药物释放的聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)复合导电水凝胶。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)复合导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯、2-溴异丁酰溴、三乙胺分散在有机溶剂中，反应完成后得到含有引发基团的氧化石墨烯；(2)用水分散含有引发基团的氧化石墨烯，在保护气氛下加入催化剂、阻活剂、联二吡啶以及苯乙烯磺酸钠进行反应，得到聚苯乙烯磺酸接枝的氧化石墨烯；(3)用水分散聚苯乙烯磺酸接枝的氧化石墨烯，加入还原剂进行反应，得到聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯；(4)将聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯分散在含有3,4-亚乙二氧基噻吩、药物的水溶液中，加入氧化剂进行反应，最终得到聚苯乙烯磺酸接枝石墨烯/聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)复合导电水凝胶。

按照上述方案，步骤(1)中氧化石墨烯、2-溴异丁酰溴、三乙胺的用量比为1g：20-100mL：10-40mL。

按照上述方案，步骤(1)所述有机溶剂为三氯甲烷或N,N-二甲基甲酰胺，反应条件为冰水浴，反应时间为24-48h，反应完成后经离心、洗涤、干燥得含有引发基团的氧化石墨烯。

按照上述方案，步骤(2)中含有引发基团的氧化石墨烯、催化剂、阻活剂、联二吡啶以及苯乙烯磺酸钠的质量比为8-200:2.5-12:1:19-95:206-825，所述催化剂为氯化亚铜或溴化亚铜，所述阻活剂为氯化铜或溴化铜。

按照上述方案，步骤(2)中反应温度为10-30℃，反应时间为6-12h，保护气为氩气，产物经离心、洗涤、干燥得聚苯乙烯磺酸接枝的氧化石墨烯。