[发明专利]一种两性离子型聚氨酯水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于两性离子型聚氨酯水凝胶的生产技术领域，具体涉及一种同时具有阴离子型和阳离子型pH敏感官能团，并且对环境温度和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

水凝胶是一类含有亲水基团，能够在水中溶胀但不溶解的高分子网状聚合物。其中，能够对外界环境的变化进行感知，并能根据环境变化做出智能响应的水凝胶被称之为环境敏感型水凝胶。根据刺激响应信号的不同，又可将环境敏感型水凝胶分为温度敏感型水凝胶、pH敏感型水凝胶、磁场敏感型水凝胶、电场敏感型水凝胶、光敏感型水凝胶等。

随着对高分子材料功能要求的提高以及研究的深入，具有单一敏感特性的水凝胶已不能满足发展需要和科学研究。发展具有双重或多重智能响应的高分子材料，尤其是能够同时对两种或两种以上外界刺激具有敏感特性的智能水凝胶，已成为新型水凝胶的发展方向。在双重或多重敏感型水凝胶的研究报道中，最为常见的是温度和pH双重敏感型水凝胶的研究报道，这主要是因为温度和pH值是生理、生物和化学系统中的两个重要因素。兼具温度和pH值双重敏感特性的水凝胶业已在新型的高分子材料领域展现出了广阔应用价值。

目前，虽然温度和pH双重敏感智能水凝胶有了较快的发展，但是大多数均只含有一种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，才能进一步拓展其应用价值和使用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两性离子型聚氨酯水凝胶的制备方法。

本发明方法包括如下步骤：

(1)将60重量份聚乙二醇、3.4～4.6重量份脂肪族异氰酸酯、16.0×10^-3重量份催化剂、90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，聚乙二醇成为温度敏感链段；

(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重量份带有阴离子型基团的扩链剂、30～35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，带有阴离子型基团的扩链剂成为pH敏感官能团；

(3)将60重量份聚乙二醇、3.4～4.6重量份脂肪族异氰酸酯、16.0×10^-3重量份催化剂、90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，聚乙二醇成为温度敏感链段；

(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、1.2～2.4重量份带有阳离子型基团的扩链剂、30～35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，带有阳离子型基团的扩链剂成为pH敏感官能团；

(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、30～35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，并且加入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6000。

优选地，所述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，所述带有阴离子型基团的扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸即DMPA。

优选地，所述带有阳离子型基团的扩链剂为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。