[发明专利]聚N-异丙基丙烯酰胺基温敏性超分子水凝胶的制备方法

摘要

本发明涉及一种聚N-异丙基丙烯酰胺基温敏性超分子水凝胶的制备方法，采用自由基聚合方法，以过硫酸铵为引发剂，以水为溶剂，将单体N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酰胺萘胺共聚，制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰萘胺)。同时将纳米二氧化硅进行改性，制备了端紫精基纳米二氧化硅。以葫芦[8]脲作为凝胶因子，将聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰萘胺)与端紫精基纳米二氧化硅通过超分子作用构筑成超分子水凝胶。本发明中所涉及反应条件温和、步骤简单、原料无毒无害、产物处理方便，且产物水凝胶具有温度响应性。在药物缓释、人造器官、环境、智能材料等领域有着广泛应用前景。

主权项

一种聚N‑异丙基丙烯酰胺基温敏性超分子水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将2‑萘胺溶解于丙酮中，配成质量比为1:(20～30)的2‑萘胺‑丙酮溶液，置于冰水浴中，保持温度为0～5℃；将丙烯酰氯按照与2‑萘胺质量比为(0.5～0.9):1的比例滴加到2‑萘胺‑丙酮溶液中，反应2～4小时后，取上层清液，干燥，制得粉末状丙烯酰萘胺；(2)将N‑异丙基丙烯酰胺与步骤(1)制得的丙烯酰萘胺按摩尔比1:(0.05～0.15)混合溶于水中，N‑异丙基丙烯酰胺与水的质量比例为100:(6～9)；然后通入氮气除氧，加入过硫酸铵溶液，过硫酸铵的加入量与N‑异丙基丙烯酰胺的质量比为(0.5～1.5):100，在65～70℃的条件下反应7～9h，然后加入20～30倍体积的丙酮，取沉淀，经真空干燥，制得聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑丙烯酰萘胺)；(3)取纳米级SiO₂溶于无水乙醇中，配制成质量浓度为5～10％的SiO₂乙醇分散液，在70℃回流搅拌条件下，加入硅烷偶联剂的乙醇溶液，含硅烷偶联剂的质量浓度为4～6％，含硅烷偶联剂与SiO₂的摩尔比例为(8～12):1，反应2～4h，冷却至室温，离心，取沉淀，经真空干燥，制得端氨基纳米二氧化硅；(4)将紫精溶于无水乙腈中，制得质量浓度为4～6％的乙腈溶液，加入溴乙烷，溴乙烷与紫精的质量比为(2～2.2):1，65～75℃的条件下反应20～28h，过滤，取沉淀，经真空干燥，制得N‑乙基‑紫精；(5)将步骤(3)制得的端氨基纳米二氧化硅、溴乙酰溴、三乙胺按照质量比1:(0.6～0.8):(0.6～0.8)的比例加入丙酮中，端氨基纳米二氧化硅与丙酮的质量比为1:300，在冰浴条件下反应6～8h，过滤，取沉淀，经真空干燥，制得端溴基纳米二氧化硅；(6)将步骤(4)制得的N‑乙基‑紫精与步骤(5)制得的端溴基纳米二氧化硅按质量比1:(0.8～1.2)的比例加入到无水乙腈中，N‑乙基‑紫精与无水乙腈的质量比为1:(35～45)，70～80℃下反应35～45h，经过滤，取沉淀，经真空干燥，制得端紫精基纳米二氧化硅；(7)取步骤(2)制得的聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑丙烯酰萘胺)与步骤(6)制得的端紫精基纳米二氧化硅按质量比1:(0.5～0.9)的比例溶于去离子水中，聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑丙烯酰萘胺)与去离子水的质量比为1:(140～160)，然后加入葫芦[8]脲(CB[8]，Cucurbit[8]uril)，葫芦[8]脲与聚(N‑异丙基丙烯酰胺‑co‑丙烯酰萘胺)的质量比为(6～7):1，超声波分散10～30min，即得温敏性高强度水凝胶。根据本发明优选的，所述步骤(1)中，2‑萘胺与丙酮的质量比为1:25，丙烯酰氯与2‑萘胺质量比为0.7:1。