[发明专利]一种三重响应性纳米纤维水凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种三重响应性纳米纤维水凝胶的制备方法，包括如下步骤1)PU/Fe₃O₄磁性复合纳米纤维的制备；2)PU‑g‑P(NIPAm‑co‑AA)/Fe₃O₄复合纳米纤维水凝胶的制备。利用PU纳米纤维的大比表面积和高孔隙率，使水凝胶在溶胀和收缩时有利于水分子的扩散，大大提高了水凝胶的响应速率。利用N‑异丙基丙烯酰胺的温敏性、丙烯酸的pH响应性和Fe₃O₄的磁性，使制备的PU‑g‑P(NIPAm‑co‑AA)/Fe₃O₄复合纳米纤维水凝胶具有磁、pH和温度三重响应性。PU‑g‑P(NIPAm‑co‑AA)/Fe₃O₄复合纳米纤维水凝胶克服了传统水凝胶环境刺激响应比较单一、响应速率慢的缺点，实现了纳米复合水凝胶综合性能的优化，也实现了磁、pH、温度三元协同刺激响应的灵敏性和多重可调性。

技术领域

本发明涉及一种三重响应性纳米纤维水凝胶的制备方法，属于高分子水凝胶技术领域。

背景技术

水凝胶是适度交联并具有三维空间网络结构，在水中能溶胀但不溶解的聚合物凝胶。环境响应智能水凝胶因具有良好的生物相容性，响应环境信息(如pH、温度、光、电场、磁场等)的微小变化，产生相应的体积变化或者其他物理化学性质的变化，被广泛应用于药物控制释放、固定化酶、基因传递等领域。

聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)是一种典型的温敏性水凝胶，PNIPAm具有一个低临界相转变温度(LCST，约32℃)，温度低于该温度时，PNIPAm高度溶胀，而高于该温度时，水凝胶会剧烈收缩，溶胀程度突然减小。因为PNIPAm水凝胶内部含有亲水的酰胺基和疏水的异丙基，存在亲水/疏水平衡，LCST特性是亲水/疏水共同作用的结果。当温度低于LCST时，凝胶上的酰胺基团与水分子形成氢键，凝胶溶胀吸水。当温度升高时(并未达到LCST)，酰胺基团与水分子形成氢键的缔合逐渐断裂，而疏水的异丙基基团之间的相互作用会逐渐加强。当温度达到LCST时，异丙基的疏水作用起支配作用，高分子网络发生解体，高分子链通过疏水作用相互聚集，水凝胶发生相转变。

然而PNIPAm只是单一的温度响应水凝胶，响应速率慢，且相转变温度为32℃左右，限制其广泛应用。与单一刺激响应水凝胶相比，多重响应水凝胶可同时综合单一响应水凝胶的优点，在构建智能响应材料方面体现了很大的优势。如何构建多重响应智能水凝胶成为人们研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种三重响应性纳米纤维水凝胶的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种三重响应性纳米纤维水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

制备磁性四氧化三铁纳米颗粒；

将聚氨酯溶解于N,N’-二甲基甲酰胺/四氢呋喃混合溶剂中，加入所述磁性纳米四氧化三铁颗粒，得到淬火液；

将所述淬火液在-30～-10℃下淬火后，除去N,N’-二甲基甲酰胺/四氢呋喃混合溶剂，得到聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合纤维；

将N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵溶于蒸馏水中，加入乙烯基修饰纳米二氧化硅，分散均匀后加入由二苯酮活化的所述聚氨酯/四氧化三铁磁性纳米复合纤维，在氮气的保护下，利用紫外光进行辐照，发生聚合反应，得到聚氨酯纳米纤维接枝聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)/四氧化三铁复合水凝胶(PU-g-P(NIPAm-co-AA)/Fe₃O₄复合纳米纤维水凝胶)。

作为优选方案，所述磁性四氧化三铁纳米颗粒的制备方法为：

将氯化铁和氯化亚铁溶解于蒸馏水中，加入氨水，反应后得到磁性四氧化三铁纳米颗粒。