[发明专利]聚N-异丙基丙烯酰胺油凝胶合成方法

说明书

本发明公开了聚N‑异丙基丙烯酰胺油凝胶合成方法，涉及有机材料合成领域，以卤代异丁酸酯和五甲基二乙烯三胺(简称PMDETA)为引发体系，以非极性溶剂为反应场所，以氮气或惰性气体为反应气氛，以N‑异丙基丙烯酰胺为原料，通过反应体系冷冻‑气氛置换‑解冻反应循环处理后，密闭反应体系进行可控自由基聚合反应。该方法与传统的合成方法相比，能够通过油相溶剂合成PNIPAM聚合物，以方便后续相变油凝胶制备，所得油凝胶具有强度高，环境适应性广，响应性灵敏度稳定的优点。

技术领域

本发明涉及有机材料合成领域，具体涉及聚N-异丙基丙烯酰胺油凝胶合成方法。

背景技术

聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)凝胶作为一种温敏性智能凝胶，近年来受到相关领域的广泛关注。相比于其他丙烯酸类聚合物水凝胶，其相关材料具有较低的相转移温度，以及即时的相变灵敏度。该温度敏感相变特性使其在传感领域具有良好的应用前景。

然而现有聚合物智能凝胶多为水凝胶，即聚合物的的填充主体溶剂为水。因此在电子传感领域受到了极大的限制。水凝胶介质不仅容易受到环境干湿度的制约，并且容易造成金属电路腐蚀从而影响传感系统的使用寿命和灵敏程度。尤其当现有PNIPAM凝胶的水含量降低，其电离程度发生变化，从而容易导致响应灵敏度发生改变。

传统的N-异丙基丙烯酰胺合成PNIPAM化合物的方法往往需要苛刻的条件和繁多的反应步骤，并且反应溶剂多为水相或极性有机相反应。现有的PNIPAM采用原子转移自由基聚合法进行聚合时，具有自由基易引发，能转移的优点，然而同时却具有着难以克服的自由基中间体易氧化、易猝灭的缺点。并且引发体系或催化剂常常容易因水相溶剂中溶解的氧而发生氧化，影响合成转移效率。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供聚N-异丙基丙烯酰胺油凝胶合成方法，能够通过油相溶剂合成PNIPAM聚合物，以方便后续相变油凝胶制备，所得油凝胶具有强度高，环境适应性广，响应性灵敏度稳定的优点。

聚N-异丙基丙烯酰胺聚合物合成方法以卤化亚铜为催化剂及自由基转移剂，以卤代异丁酸酯和五甲基二乙烯三胺(简称PMDETA)为引发体系，以非极性溶剂为反应场所，以氮气或惰性气体为反应气氛，以N-异丙基丙烯酰胺为原料，通过反应体系冷冻-气氛置换-解冻反应循环处理后，密闭反应体系进行可控自由基聚合反应。

在上述聚合物合成方法中，聚合反应温度优选15℃～25℃，时间优选10～30h，并优选在氮气气氛中进行。

优选的，所述卤素亚铜离子的原料为溴化亚铜，所述卤代异丁酸酯为2-溴代异丁酸乙酯(简称EBiB)，或者

所述卤化亚铜为氯化亚铜，所述卤代异丁酸酯为2-氯代异丁酸乙酯。

优选的，所述卤化亚铜用量为N-异丙基丙烯酰胺物质的量的(1.0-1.6)％。

优选的，EBiB与PMEDTA为所述卤化亚铜物质的量的(1-3)倍。

优选的，反应非极性溶剂极性小于5，更优选为苯、甲苯和四氯化碳。

在上述合成方法中，合成步骤包括：

1)将0.1g-0.5g溴化亚铜和(15-30)ml的NIPAM加入(10-30)ml甲苯中得到第一反应液，将第一反应液通过浸入液氮中低温冷冻，排出第一反应液上方空气，置换气氛为氮气或惰性气体；

2)将0.1ml-0.5ml五甲基二乙基三胺(简称PMDETA)和0.05ml-0.2ml的EBiB加入甲苯中得到第二反应液，将第二反应液通过浸入液氮中低温冷冻，排出极性反应相上方空气，置换气氛为氮气或惰性气体；

3)将气氛置换后的第一反应液与第二反应液解冻混合，并立即用液氮低温冷冻，再次置换气氛为氮气或惰性气体；