[发明专利]一种可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子薄膜的制备方法，其制备是以丙烯酰胺、四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体和β‑环糊精功能化丙烯酰胺为反应单体，通过β‑环糊精包结四邻甲氧基偶氮苯基团作为物理交联点，在引发剂2,2'‑氮杂双(2‑咪唑啉)二盐酸盐引发下聚合，所得共聚物用丙酮洗涤。将共聚物溶胀制成薄膜，该薄膜具有可见光刺激响应和温度响应性能。本发明制备方法简单，原料易得，所得到的薄膜稳定性较好，具有可见光刺激响应和温度响应性能。该材料对于光信息转换与存储、智能响应材料、感应器等领域具有一定的学术价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子薄膜的制备方法。

背景技术

近年来，刺激响应性是研究智能材料较为热门的方向，目前常见的一种方法是通过非共价键作用来连接构建基元，从而实现温度、光照、pH、溶剂等响应性。刺激响应性聚合物作为一种新型的智能材料，在形状记忆材料、传感器、自修复材料，载药等领域有潜在的应用前景。

光是一种优良的外部刺激，具有空间和时间控制的优势。四邻甲氧基偶氮苯，由于其在可见光照射下可发生顺反异构而被关注，与紫外光相比，可见光不仅具有组织损伤小的优点，而且可以达到更深的穿透。聚丙烯酰胺因其良好的抗盐性、抗剪切能力和驱油性而受到广泛研究，因此通过化学改性，开发具有不同性能和用途的新型材料具有十分重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本较低、操作简单的可见光刺激响应的聚丙烯酰胺薄膜的制备方法，本发明将光敏性的四邻甲氧基偶氮苯基团引入聚丙烯酰胺中，得到一种具有可见光刺激响应和温度响应的聚丙烯酰胺软材料。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子薄膜的制备方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体的合成

(1)2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯的合成即化合物a的合成

2,6-二甲氧基苯胺与5～15％的盐酸混合，冰浴下将亚硝酸钠水溶液快速加入到2,6-二甲氧基苯胺溶液中，10～30分钟后，滴加3,5-二甲氧基苯胺与氢氧化钠的水溶液，反应3天后酸化至pH＝5～6，再搅拌3～6小时，用冰水冷却；过滤并用冰水洗涤沉淀物，所得红色固体即为2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯；其中2,6-二甲氧基苯胺与盐酸的摩尔比为1:0.8～1.5；2,6-二甲氧基苯胺与亚硝酸钠、3,5-二甲氧基苯胺的摩尔比为1:0.8～1.2:0.8～1.2；3,5-二甲氧基苯胺与氢氧化钠的摩尔比为1:1.1～5；

(2)4-(丙烯酰胺)苯甲酸即化合物b的合成

在反应瓶中加入4-氨基苯甲酸，加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺和吡啶，溶液冷却至0～5℃；向上述溶液中加入丙烯酰氯，搅拌反应2～5小时；将混合物倒入水中，过滤，滤饼用水和乙醚洗涤，所得白色固体即为4-(丙烯酰胺)苯甲酸；其中4-氨基苯甲酸与丙烯酰氯的摩尔比为1:1～2；

(3)四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体即化合物c的合成

氮气氛围下，在反应容器中加入4-(丙烯酰胺)苯甲酸、2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯，无水溶剂N,N-二甲基甲酰胺，搅拌溶解；冰浴下，加入4-二甲氨基吡啶和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，常温反应12～30小时；减压蒸馏除去溶剂，经柱层析分离得到红色固体即所述四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体；其中2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯与4-(丙烯酰胺)苯甲酸、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1.0～1.2:0.02～0.1；2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1～3；