[发明专利]一种通过端基修饰调控两性离子聚合物最高临界互溶温度的方法

说明书

本发明公开了一种通过端基修饰调控两性离子聚合物最高临界互溶温度的方法，通过功能性RAFT试剂聚合得到两性离子聚合物，端羧基聚合物的UCST可以通过pH调控；端酯基聚合物的UCST大幅提高。两性离子单体命名为3‑(2‑甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐(DMAPS)，其聚合物命名为PDMAPS,聚合物体系内DMAPS和RAFT试剂的摩尔比例为n：1(n＝80‑500)；ECT为端羧基RAFT试剂4‑氰基‑4‑(((乙硫基)硫代羰基)硫基)戊酸。该端基修饰方法解决了两性离子聚合物响应性单一，UCST难以提高的问题，有望被应用在水处理与药物载体等对pH环境较敏感的领域。

技术领域

本发明涉及一种通过修饰端基来调控两性离子聚合物(聚3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐(PDMAPS))最高临界互溶温度(UCST)的方法。更具体而言，本发明涉及使用端羧基RAFT试剂4-氰基-4-(((乙硫基)硫代羰基)硫基)戊酸(ECT)和端酯基RAFT试剂4-氰基-4-(((乙硫基)硫代羰基)硫基)戊酸甲酯(C₁-ECT)，4-氰基-4-(((乙硫基)硫代羰基)硫基)戊酸乙酯(C₂-ECT),4-氰基-4-(((乙硫基)硫代羰基)硫基)戊酸己酯(C₆-ECT)与4-氰基-4-(((乙硫基)硫代羰基)硫基)戊酸苯乙酯(C_p-ECT)。聚合得到磺基甜菜碱型两性离子聚合物(PDMAPS)，端羧基聚合物具有可以通过pH调控的UCST，UCST随着pH的降低而升高；在相同分子量下，端酯基修饰可以大幅提高聚合物的UCST。该端基修饰方法解决了两性离子聚合物响应性单一，UCST难以提高的问题，有望被应用在水处理与药物载体等对pH环境较敏感的领域。

背景技术

两性离子聚合物是一种整体为电中性，重复单元内同时含有正电基团与负电基团的聚合物，具有优异的亲水性和生物相容性，被用于抗污涂层、药物载体、水处理等领域。其中磺基甜菜碱型两性离子聚合物的分子间与分子内存在较强的静电作用力，在低温水溶液中，聚合物链段内与链段间作用力强，链段团聚，溶液浑浊；升高温度，静电作用力被减弱，链段舒张，溶液澄清，相变的温度被称作最高临界互溶温度(UCST)。磺基甜菜碱两性离子聚合物的这种温度响应特性也被广泛应用于制造智能材料比如响应型传感器与响应型水凝胶等领域。但是，两性离子聚合物的温度响应特性有几个限制，1、响应温度严重依赖于聚合物的分子量，不提高聚合物的分子量，响应温度难以提高。2、在盐溶液中出现“反聚电解质效应”，降低响应温度。3、两性离子聚合物响应性较单一，无法通过其他外部刺激提高响应温度。这些限制了两性离子聚合物广泛的应用。目前被广泛运用的解决两性离子聚合物限制的方法有：1、改变两性离子聚合物的单体结构，比如设计疏水结构单元与两性离子单体相连，提高响应温度。2、将两性离子单体与其他功能性或响应性单体共聚，得到具有高响应温度或多重响应性的聚合物。然而这些方法具有牺牲两性离子聚合物优异的亲水性与生物相容性、需要复杂的合成步骤等缺陷。所以如何利用最简单有效的方法调控两性离子聚合物的响应温度成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是发明一种仅通过改变聚合物端基的结构，就可以调控两性离子聚合物(聚3-(2-甲基丙烯酰氧乙基二甲胺基)丙磺酸盐(PDMAPS))的UCST的方法，且步骤简单，无需共聚其他响应性单体。通过端羧基RAFT试剂聚合得到的线形聚合物(PDMAPS)具有良好的pH响应性；通过端酯基RAFT试剂聚合得到的线形聚合物的UCST有显著提高，从而解决了两性离子聚合物响应性单一，UCST难以提高的问题。

所述的利用RAFT聚合方法制备的的两性离子线形聚合物(PDMAPS)，其结构式如下所示：