[发明专利]一种自动连续膨胀－收缩的多孔水凝胶致动器的制备方法

说明书

本发明提供了一种自动连续膨胀－收缩的多孔水凝胶致动器的制备方法，通过将丙烯酰‑β‑环糊精单体和N‑异丙基甲基丙烯酰胺单体聚合交联得到多孔水凝胶，将多孔水凝胶浸泡在8‑苯胺基‑1‑萘磺酸水溶液中，当保持水溶液温度为在“多孔水凝胶自身的低临界溶解温度”和“当所述多孔水凝胶中的β‑环糊精对8‑苯胺基‑1‑萘磺酸分子包合达到饱和时的低临界溶解温度”范围内的一个确定的温度值不变时，水溶液中的多孔水凝胶即可实现自动连续地膨胀—收缩。本发明首次制备得到可以在一个固定温度下自动连续膨胀－收缩的温度响应性多孔水凝胶致动器，其制备方法简单，不需要特殊设备，整个反应过程简单易于控制，成本低，易于推广。

技术领域

本发明涉及高分子水凝胶技术领域，具体涉及一种可以自动连续膨胀－收缩的多孔水凝胶致动器的制备方法。

背景技术

环糊精(Cyclodextrins，简称CD)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，通常含有6～12个D-吡喃葡萄糖单元，其中研究较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-、β-和γ-环糊精。环糊精分子呈现锥形的圆筒状结构，并且分子空腔的内侧疏水外侧亲水，这种空腔可以包合多种离子、有机小分子以及聚合物，从而形成特殊的包合络合力，因此环糊精可以被用作有序高级结构的分子建筑模块。

水凝胶(Hydrogel)是以水为分散介质的凝胶，智能水凝胶是一种能通过感知外界环境的微小变化，产生可逆的体积相转变或者凝胶－溶胶相转变的一种水凝胶。在众多的智能水凝胶中，聚(N-异丙基甲基丙烯酰胺)水凝胶在其低临界溶解温度附近存在可逆的不连续的体积相转变，当环境温度微微高于低临界溶解温度时，其体积就会突然剧烈收缩，而当环境温度降到低临界溶解温度以下时，水凝胶就会重新溶胀。因此，现有技术往往需要通过溶液环境温度的改变来实现水凝胶的膨胀-收缩过程，而不能在一个固定的温度下实现温度响应性水凝胶自动连续的膨胀-收缩。

发明内容

本发明通过将丙烯酰-β-环糊精单体、N-异丙基甲基丙烯酰胺单体聚合交联形成多孔水凝胶，将所述多孔水凝胶浸泡在含有8-苯胺基-1-萘磺酸的水溶液中，当保持水溶液温度为在“多孔水凝胶自身的低临界溶解温度”和“当所述多孔水凝胶中的β-环糊精对8-苯胺基-1-萘磺酸分子包合达到饱和时的低临界溶解温度”范围内的一个确定的温度值不变时，水溶液中的多孔水凝胶即可实现自动连续地膨胀—收缩，从而得到在一个固定温度下自动连续膨胀－收缩的温度响应性多孔水凝胶致动器。

针对上述目的，本发明的技术方案如下：

一种自动连续膨胀—收缩的多孔水凝胶致动器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在一定量的去离子水中加入丙烯酰-β-环糊精单体、N-异丙基甲基丙烯酰胺单体，搅拌均匀后，得到单体溶液；

(2)在上述单体溶液中加入交联剂，搅拌均匀，然后再加入造孔剂聚乙二醇，搅拌均匀后得到反应液；

(3)对步骤(2)中的反应液进行除氧后加入引发剂，然后将加了引发剂的反应液装入透明模具中并密封；

(4)将步骤(3)中的装有反应液的透明模具置于波长为365nm的紫外光下照射5～30分钟，得到水凝胶；

(5)将得到的水凝胶浸泡在去离子水中，将水凝胶中的造孔剂聚乙二醇浸泡出来，即在原聚乙二醇的位置形成孔隙，得到多孔水凝胶；

(6)配制8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液，将步骤(5)得到的多孔水凝胶浸泡在所述8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中，控制所述水溶液的温度，当保持在一定的温度下不改变时，8-苯胺基-1-萘磺酸水溶液中的多孔水凝胶即可实现自动连续地膨胀—收缩，从而得到在一个固定温度下自动连续膨胀—收缩的多孔水凝胶致动器。