[发明专利]一种温度及pH值双重响应性微凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微凝胶的制备领域，特别涉及一种温度及pH值双重响应性微凝胶的制备方法。

背景技术

新材料是诸多高新技术的物质基础和关键技术，新材料本身又是高新技术产品，因此世界各国都极为重视新材料的研发和应用。智能材料是指能够对周围环境的变化作出相应响应的新材料，在现代社会的各个领域中都具有极大的应用前景。智能材料的分类方法有很多种，根据材料的来源，智能材料包括金属系智能材料、无机非金属系智能材料以及高分子系智能材料。智能高分子材料是其中的一类，所谓智能高分子就是当受到外界环境的物理、化学乃至生物信号变化刺激时，自身的某些物理或者化学性质会发生相应变化的聚合物，也常被称为“刺激响应性聚合物”或“环境敏感性聚合物”等。刺激响应型聚合物中，温度以及pH响应型聚合物由于其实现条件简单而倍受青睐。

聚（N-异丙基丙烯酰胺），它在水溶液中大约32°C具有一个可逆的相转变温度，称之为较低临界溶解温度（LCST）。当外界温度低于其LCST时，聚（N-异丙基丙烯酰胺）是水溶性的，表现为伸展的链构象；而当外界温度升高到其LCST以上时，聚（N-异丙基丙烯酰胺）的链发生收缩，经历相转变成为不溶的、疏水性的聚集体，聚（N-异丙基丙烯酰胺）的这种特殊的热敏感性已经被应用于药物的控制释放、固定化酶和免疫分析等多方面。聚（4-乙烯基吡啶）是一种聚阳离子，能很好的溶解于酸性环境中，但在pH超过5以上却是不溶于水的，因而是一种pH敏感聚合物，可以预见同时具有聚（N-异丙基丙烯酰胺）和聚（4-乙烯基吡啶）的共聚物在水溶液中能同时具有温度和pH值响应性，因此可以作为环境敏感型智能材料得以应用。

乳液聚合是指在水相或其他液体作为介质的乳液中按照胶体机理或低聚物机理生成的彼此孤立存在的乳胶颗粒，然后在其中进行自由基加成聚合或离子加成聚合生产聚合物的一种方法，乳液聚合以水为介质的特点代表了当今由溶剂型产品向水性产品转换的发展方向，从而赋予了乳液聚合技术及其应用强大的生命力。

鉴于以上原因，通过乳液聚合制备温度及pH值双重响应性微凝胶的研究显得意义重大，目前的研究文献以及专利，刺激响应性聚合物存在制备过程复杂，实验条件过高，工业化困难等不足等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种温度及pH值双重响应性微凝胶的制备方法，该方法合成路线简洁，工艺流程短，反应条件温和，毒性低，易于工业化，进一步降低了成本所用聚合单体来源丰富，价格低廉，成本较低；通过控制两共聚单体的投料比得到一系列不同相转变温度的高分子材料；所得温度及pH值双重响应性微凝胶粒径均匀，表面光洁，温度及pH响应快速，效果明显。

本发明的一种温度及pH值双重响应性微凝胶的制备方法，包括：

（1）将N-异丙基丙烯酰胺和N,N′-亚甲基双丙烯酰胺有机溶剂中回流除杂，4-乙烯基吡啶减压蒸馏除去阻聚剂，过硫酸钾在去离子水中重结晶；

（2）将N-异丙基丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶、交联剂、乳化剂混合，并完全溶于水中；其中N-异丙基丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶的物质的量之比为1:1～1:100；交联剂及乳化剂投料量占聚合单体物质的量百分比为1%～10%；

（3）将上述溶液加热到30~130℃稳定10~60min，通氮气除氧，加入引发剂，氮气保护下，30~130℃条件下，反应0.5~10h，透析，即得温度及pH值双重响应性微凝胶，其中引发剂占聚合单体物质的量百分比为0.5%～5%。

所述步骤（1）中所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、正己烷、吡啶、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、丙酮、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。

所述步骤（2）中的交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺、N,N′-双（羟甲基）尿素、乙二胺、聚乙二醇、乙二醇、二环氧甘油醚、甘油中的一种。

所述步骤（2）中的乳化剂为十六烷醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚氧化乙烯烷基芳基醚、司盘80、司盘60、硬脂酸钠中的一种。

所述步骤（3）中引发剂为N,N′-二甲基苯胺、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、四氯化钛中的一种。

所述步骤（3）中透析袋截留分子量为3000～14000，透析时间为2~7天。

所述步骤（3）中所得的温度及pH值双重响应性微凝胶的相转变温度为32～50℃。

所述步骤（3）中所得微凝胶冷冻干燥得微凝胶粉末。