[发明专利]一种纤维素高分子表面活性剂基pH和温度双响应型复合水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维素高分子表面活性剂基pH和温度双响应型复合水凝胶的制备方法，通过纤维素高分子表面活性剂将温敏性单体稳定分散，随后加入交联剂、共聚单体和引发剂进行聚合，得到pH和温度双响应型复合水凝胶。本发明使用纤维素高分子表面活性剂作为乳化剂，使温敏性单体在去离子水中稳定分散，同时使制备得到的水凝胶同时具有温度响应和pH响应性，可应用于药物控释、组织工程、水土保湿剂、食品保鲜包装材料等领域。

技术领域

本发明涉及一种纤维素高分子表面活性剂基pH和温度双响应型复合水凝胶的制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

水凝胶是一种通过交联形成三维空间网络结构的亲水性聚合物，有较高的含水量，质地柔软类似生物体物质，既能够吸收和保持大量水分同时又不溶解于水中。水凝胶具有很好的生物相容性和生物可降解性等性能。

传统的水凝胶对外界环境刺激没有响应特性，仅存在溶胀行为，其体积随外界环境改变不发生变化。智能水凝胶是一类能对外界刺激产生敏感响应的水凝胶，外界刺激可以是温度、pH、光、电、盐浓度等，分为温度响应性水凝胶、pH响应性水凝胶、光响应性水凝胶、电场响应性水凝胶等。但一般的响应性水凝胶只对单一的外界环境条件刺激发生响应，随着研究的不断深入以及对功能高分子材料的要求日益提高，因此发展具有多重刺激响应性的水凝胶具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种纤维素高分子表面活性剂基pH和温度双响应型复合水凝胶的制备方法，通过纤维素基高分子表面活性剂稳定单体在水中分散，制备得到水凝胶。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种纤维素高分子表面活性剂基pH和温度双响应型复合水凝胶的制备方法，通过纤维素高分子表面活性剂将温敏性单体稳定分散，随后加入交联剂、共聚单体和引发剂进行聚合，得到pH和温度双响应型复合水凝胶。

温度响应性水凝胶是指水凝胶能随外界环境温度的改变，体积发生改变的凝胶；而pH响应性水凝胶是随着外界pH的变化溶胀发生变化。

N-乙烯基己内酰胺是用来制备温敏性水凝胶的单体之一，具有无毒、生物相容性好等优点，但其在水中的溶解度不是很好；本申请纤维素高分子表面活性剂的使用不仅可以很好地将N-乙烯基己内酰胺分散在去离子水中，且可使得所得水凝胶同时具有温度响应和pH响应性。

为了进一步提高水凝胶的pH响应性，纤维素高分子表面活性剂为羟乙基纤维素接枝环氧大豆油高分子表面活性剂。

发明人经研究发现，羟乙基纤维素接枝环氧大豆油高分子表面活性剂，是一种具有亲疏水结构的高分子聚合物，在分散、稳定等方面优于现有其它表面活性剂，同时结构中含有丰富的羧酸或羧酸盐官能团，可为水凝胶提供pH响应性。

羟乙基纤维素接枝环氧大豆油高分子表面活性剂的结构式如下：

为了进一步提高水凝胶的温度响应性，温敏性单体为N-乙烯基己内酰胺。

为了进一步提高水凝胶的机械性能，共聚单体为N，N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺或丙烯酸钠中的至少一种。

为了进一步提高反应效率和所得水凝胶的性能，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；引发剂为自由基引发剂，可以为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。

为了进一步提高所得产品的综合性能，双响应型复合水凝胶的原料组分包括：温敏性单体5％～15％，纤维素高分子表面活性剂0.2％～2％，交联剂0.2％～10％，共聚单体2％～10％，引发剂0.05％～5％和余量的水，所述百分比为质量百分比。

作为一种优选的实现方案，本申请一种纤维素高分子表面活性剂基pH和温度双响应型复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：