專利名稱：pH和溫度敏感的有機-無機雜化微水凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境敏感型的高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有pH和 溫度雙重敏感性的有機-無機雜化微水凝膠及其制備方法。該微水凝膠可 應(yīng)用于藥物可控緩釋和傳感器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膠體化學(xué)在人類日常生活中普遍存在，并且應(yīng)用廣泛，對膠體化學(xué)的 研究具有重要的科學(xué)意義和實際意義。膠體化學(xué)的研究對象是膠體，它是 一種高度分散的分散系統(tǒng)，通常指固體粒子分散在液體介質(zhì)中，其中粒子 尺寸(粒子半徑)約為10-9~10-7米。微水凝膠是膠體化學(xué)的重要分支，它集合了本體水凝膠和膠體顆粒的 優(yōu)勢性能。眾所周知，水凝膠是一種三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不溶于水，但能 在水中溶脹，具有強膨脹-收縮性，很好的生物相容性和對環(huán)境刺激的響 應(yīng)性能，因此在藥物可控緩釋、組織再生和生物傳感器等方面有巨大的應(yīng) 用前景，但水凝膠無流動性；膠體顆粒具有尺寸小、尺寸可調(diào)控和在液體 中分布均勻等特征。與本體水凝膠相比較，微水凝膠體系還具有膠體顆粒 的特征，微水凝膠顆粒均勻分散于水溶液中，借助水的流動性可以被注射 到任何所需的部位，因此微水凝膠體系在藥物緩釋的實際應(yīng)用中有更大的 優(yōu)勢。一般微水凝膠是以N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸等水溶性 雙鍵化合物為聚合單體、N,N-二亞曱基丙烯酰胺為化學(xué)交聯(lián)劑，采用乳液 聚合法制得。根據(jù)所選單體的特性，制得的微水凝膠可以具有對溫度、pH 值和離子強度等環(huán)境響應(yīng)特性。但目前微水凝膠的制備存在以下兩點問題 (1)微水凝膠純化難。在微水凝膠的制備過程中可能產(chǎn)生線性分子或支 化分子，通常是采用滲析法和離心法對其進行純化，但由于微水凝膠的密 度與水十分相近，因此純化過程中需要長時間使用超高速離心機，從而顯著增加了制備成本；另外許多體系使用了表面活性劑，表面活性劑會改變微水凝膠的某些物理性能，也需要除去，因此表面活性劑的存在加大了純化的難度；(2)微水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)和形貌不可控。在化學(xué)交聯(lián)劑存在的 情況下，由于化學(xué)交聯(lián)劑的反應(yīng)消耗速度要遠快于單體反應(yīng)速度，導(dǎo)致了 微水凝膠內(nèi)部交聯(lián)程度不均勻。中國專利CN1847273A公開了 一種以N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸等為 主單體，在化學(xué)交聯(lián)劑存在下，引發(fā)聚合制備pH及溫度雙重敏感性納米 水凝膠的方法，其納米水凝膠的粒徑為30-200nm，但該制備方法還需要使 用表面活性劑，造成納米水凝膠的透析純化時間長達2周。中國專利 CN101037494A^^開了一種以N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸等為主單體，在 化學(xué)交聯(lián)劑的存在下，采用特定滴加技術(shù)和無皂乳液聚合方法制備pH及 溫度雙重敏感性微水凝膠，其微水凝膠的粒徑為40-400nm，但制備過程中 單體與化學(xué)交聯(lián)劑同時反應(yīng)，由于化學(xué)交聯(lián)劑的反應(yīng)消耗速度要遠快于單體反應(yīng)速度，導(dǎo)致了微水凝膠內(nèi)部交聯(lián)程度不均勻，從而影響了微水凝膠 的微觀結(jié)構(gòu)和物理性能；同時其純化過程長，需要透析1-3周或重復(fù)3-6 次的高速離心并超聲再分散。唐小真等人(高分子學(xué)報2005，2, 197)公開 報道了含功能性羥基的溫敏性聚(N-異丙基丙烯酰胺-co-二縮三乙二醇單曱 基丙烯酸酯)微水凝膠的制備及性能研究，其所得微水凝膠粒徑為 500-1300nm,然而其共單體二縮三乙二醇單曱基丙烯酸酯合成過程非常復(fù) 雜，成本很高。上述專利或文獻中所涉及的微水凝膠的制備方法中均是單 體或/和共單體一起與化學(xué)交聯(lián)劑在引發(fā)劑作用下同時發(fā)生反應(yīng)，或者同時 使用了表面活性劑，因而依然不能解決上述的兩個難題，這大大阻礙了微 水凝膠的工業(yè)化生產(chǎn)和實際應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了 一種有機-無機雜化微水凝膠，具有pH和溫度雙重敏 感性，適合在藥物可控緩釋和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明在不需要使用交聯(lián)劑和表面活性劑，同時引入含無機硅的單體 的情況下，還提供了上述pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠 的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，從而實現(xiàn)簡化工藝，可控 生產(chǎn)。一種pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化孩i水凝膠，由如式Ml所示的N-烷基丙烯酰胺類單體、如式M2所示的雙鍵化合物和如式M3所示 的含硅烷氧基烷基丙烯酸酯類單體反應(yīng)所得的三元共聚產(chǎn)物溶于水而成， 所述的Ml、 M2、 M3的質(zhì)量百分比為Ml: 75-92% , M2: 3-18% ， M3 : 5-7<formula>formula see original document page 6</formula>其中，R!為氬原子，R2為異丙基，或&為乙基，R2為乙基； R3為氫原子，或者碳原子數(shù)為1 4的直鏈或支鏈烷基; R4為碳原子數(shù)為1 4的直鏈或支鏈烷基； n為1-6的正整數(shù)； X為-OH或-NH2。如式Ml所示的N-烷基丙烯酰胺類單體具有溫度敏感性，為N-異丙 基丙烯酰胺和N,N-雙乙基丙烯酰胺。如式M2所示的雙鍵化合物是具有pH值敏感性的水溶性雙鍵化合 物，為丙烯酰胺和丙烯酸。如式M3所示的含硅烷氧基烷基丙烯酸酯類單體，其中R3、 R4取代 基的碳原子數(shù)大于4或n值大于6時，空間位阻太大，不利于反應(yīng)所得的 共聚物在水中的溶解。本發(fā)明優(yōu)先選用市場上方便購買的曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丙酯、乙基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丙酯、曱基丙烯酸(3-三乙氧 基硅)丙酯、乙基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丁酯、乙基丙烯酸(3-三乙氧基硅) 丁酯、乙基丙烯酸(3-三乙氧基硅)丁酯。最優(yōu)選為曱基丙烯酸(3-三曱氧基 硅)丙酯、曱基丙烯酸(3-三乙氧基硅)丙酯。.一種pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠的制備方法，包 括將如式M1所示的N-烷基丙烯酰胺類單體、如式M2所示雙鍵化合物 和如式M3所示的含硅烷氧基烷基丙烯酸酯類單體按照質(zhì)量百分比為 Ml:75-92 % ， M2: 3-18 % , M3: 5-7%和占Ml、 M2、 M3總重量的0.01-5% 的引發(fā)劑在無水溶劑1， 4-二氧六環(huán)或四氫呋喃中，在無氧條件下進行自 由基共聚反應(yīng)，并采用乙醚或石油醚為沉淀劑提取三元共聚物，經(jīng)離心分 離15分鐘后，真空干燥至恒重。將所得的三元共聚物先于10-20。C充分 溶解于去離子水中配制成質(zhì)量濃度為0.005-0.1 %的水溶液，再在40-60°C 恒溫攪拌24-96小時，制得有機-無機雜化微水凝膠。所述的引發(fā)劑為本領(lǐng)域內(nèi)常用自由基類引發(fā)劑，優(yōu)選為偶氮二異丁腈 或過氧化苯曱酰，優(yōu)選引發(fā)劑的重量為M1、 M2、 M3總重量的0.2-3 °/0。所述的共聚反應(yīng)中所用的溶劑使用前均需要采用通用的除水方法如 經(jīng)氬化鉤和金屬鈉干燥，除去其中的微量水；反應(yīng)體系需要進行真空-氮 氣置換以除去氧氣。共聚反應(yīng)溫度為60-90。C,共聚反應(yīng)時間為12-24小 時。本發(fā)明方法制備得到的三元共聚物，可以通過紅外、核磁和凝膠滲透 色譜等手段表征三元聚合物的分子結(jié)構(gòu)。所述的三元共聚產(chǎn)物重均分子量 為20000-70000。本發(fā)明的原理是M2單體所得聚合物如聚丙烯酰胺等對環(huán)境的pH 值敏感；Ml單體所得聚合物如聚N-異丙基丙烯酰胺等對環(huán)境溫度敏感， 其在31-32。C左右有一低臨界轉(zhuǎn)變溫度(LCST),當(dāng)溫度低于LCST時， 聚N-異丙基丙烯酰胺能完全溶解于去離子水中，而當(dāng)溫度高于LCST時， 聚N-異丙基丙烯酰胺不溶于水中，由于分子鏈內(nèi)和分子鏈間的氫鍵和疏 水作用，聚N-異丙基丙烯酰胺分子鏈間團聚成小球；另一方面，含無機 硅單體M3如曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丙酯等的側(cè)鏈硅氧曱基 (Si-0-CH3)遇水容易發(fā)生水解縮合；如果先將單體M1、 M2和M3進行共 聚得到三元共聚物，再將該共聚物完全溶于去離子水中，加熱使溶液溫度大于Ml所得聚合物的LCST,即在40-60。C溫度狀態(tài)下攪拌，則共聚物在 團聚成小球的同時硅氧曱基發(fā)生水解縮合，發(fā)生交聯(lián)，共聚物小球的形狀 和尺寸被固定了下來；由于共聚物的團聚程度，也就是共聚物小球的尺寸 與溫度相關(guān)，通過控制溶液溫度能夠調(diào)節(jié)小球的尺寸，進而得到不同尺寸 的pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠。與其他傳統(tǒng)的微水凝膠及其制備方法相比，本發(fā)明有如下幾點優(yōu)勢本發(fā)明制備的微水i膠同時具備pH和;顯i雙重敏^^生。' '2. 本發(fā)明中微水凝膠穩(wěn)定性高，可在25。C下穩(wěn)定放置6個月。3. 本發(fā)明所采用的制備方法中，引入了可水解交聯(lián)的含無機硅單體，在無 水溶劑中先合成共聚物，再將共聚物溶于水中形成溶液，加熱溶液使其水解交聯(lián)得到微水凝膠，克服了傳統(tǒng)方法中由交聯(lián)劑和單體反應(yīng)速 度不同造成的交聯(lián)不均勻的缺點；同時避免使用表面活性劑，并提高 了微水凝膠的密度，大大簡化了純化過程。4. 本發(fā)明所采用的制備方法中，微水凝膠的粒徑為100-500nm,并且可通 過在^L水凝膠的制備過程中控制共聚物水溶液恒溫攪拌的溫度，來調(diào) 節(jié)所得微水凝膠的尺寸。5. 本發(fā)明所釆用的制備方法，工藝簡單可控，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為三元共聚物P(NIPAm-co-AAm-co-TMSPMA)的紅外光i普圖。圖2為pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠的掃描電鏡照片圖3為pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠的粒徑與環(huán)境溫 度的關(guān)系圖，體現(xiàn)了微水凝膠的溫度敏感性。圖4為pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠的粒徑與pH 值的關(guān)系圖，體現(xiàn)了微水凝膠的pH敏感性。
具體實施方式
實施例1:0.60g溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)、 0.15gpH敏感性單 體丙烯酰胺(AAm)和0.052g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅) 丙酯(TMSPMA)溶于無水1， 4-二氧六環(huán)中，在氮氣氛圍條件下攪拌 使其充分溶解，再加入5mg偶氮二異丁腈，充分?jǐn)嚢瑁诘獨夥諊鷹l件下 于80°C油浴下恒溫反應(yīng)24小時后，取出自然冷卻至室溫；用乙醚將所得 反應(yīng)物沉淀出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng)離心分離15分鐘后真空干燥，得 到三元共聚物P(NIPAm-co-AAm-co-TMSPMA),重均分子量為28800，該 共聚物的紅外光譜圖見圖1; 3200-3600cm"范圍內(nèi)的寬峰歸屬于酰胺-N-H 和-O-H的伸縮振動峰，1645cm"歸屬于酰胺中-C-0伸縮振動峰，1547cm" 歸屬于仲酰胺-N-H的彎曲振動峰，1417cm"歸屬于伯酰胺的-C-N伸縮振 動峰，1367cm", 1387cm"歸屬于異丙基-CH(CH3)2雙曱基對稱變形振動偶 合分裂形成的雙峰，1087cm"歸屬于-SiOCH3的特征吸收峰)；將上述共聚 物在20。C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.01%,攪拌使其充分溶解；(1)將 上述水溶液置于60°C的水浴中恒溫攪拌24小時，即得到pH和溫度雙重 敏感的有機-無機雜化微水凝膠；動態(tài)激光光散射法測得該微水凝膠在 25。C的粒徑分別為290.1 nm;該pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微 水凝膠在25。C下的掃描電鏡照片如圖2。 (2)將上述水溶液置于55°C的 水浴中恒溫攪拌24小時，即得到pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微 水凝膠；動態(tài)激光光散射法測得該微水凝膠在25°C的粒徑分別為305.6 nm。 (3)將上述水溶液置于50。C的水浴中恒溫攪拌24小時，即得到pH 和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠；動態(tài)激光光散射法測得該微 水凝膠在25°C的粒徑分別為317.3 nm。 (4)將上述水溶液置于45。C的水 浴中恒溫攪拌24小時，即得到pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水 凝膠；動態(tài)激光光散射法測得該微水凝膠在25°C的粒徑分別為233.7 nm。 (5)將上述水溶液置于40。C的水浴中恒溫攪拌24小時，即得到pH和溫 度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠；動態(tài)激光光散射法測得該微水凝 膠在25。C的粒徑分別為241nm。因此，可通過在微水凝膠的制備過程中 控制共聚物水溶液恒溫攪拌的溫度，來調(diào)節(jié)所得微水凝膠的尺寸。實施例2:0.60g溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)、 0.15g pH敏感性單 體丙烯酰胺(AAm)和0.052g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅) 丙酯(TMSPMA)溶于無水1, 4-二氧六環(huán)中，在氮氣氛圍條件下攪拌 使其充分溶解，再加入5mg偶氮二異丁腈，充分?jǐn)嚢?，在氮氣氛圍條件下 于80°C油浴下恒溫反應(yīng)24小時后，取出自然冷卻至室溫；用乙醚將所得 反應(yīng)物沉淀出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng)離心分離15分鐘后真空干燥，得 到三元共聚物P(NIPAm-co-AAm-co-TMSPMA)，重均分子量為28800;將 上述共聚物在20。C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.005%，攪拌使其充分 溶解；將上述水溶液置于50。C的水浴中恒溫攪拌24小時，即得到pH和 溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠；動態(tài)激光光散射法測得該微水 凝膠在25。C的粒徑為257.9 nm。實施例3:0.60g溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)、 0.15g pH敏感性單 體丙烯酰胺(AAm)和0.052g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅) 丙酯(TMSPMA)溶于無水1， 4-二氧六環(huán)中，在氮氣氛圍條件下攪拌 使其充分溶解，再加入5mg偶氮二異丁腈，充分?jǐn)嚢?，在氮氣氛圍條件下 于80°C油浴下恒溫反應(yīng)24小時后，取出自然冷卻至室溫；用乙醚將所得 反應(yīng)物沉淀出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng)離心分離15分鐘后真空干燥，得 到三元共聚物P(NIPAm-co-AAm-co-TMSPMA),重均分子量為28800;將 上述共聚物在20。C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.04%,攪拌^f吏其充分 溶解；將上述水溶液置于50。C的水浴中恒溫攪拌24小時，即得到pH和 溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠；動態(tài)激光光散射法測得該微水 凝膠在25。C的粒徑為513.9nm。如圖3所示，為實施例3所得pH和溫度 雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠的粒徑與溫度的關(guān)系圖。由圖3可以 看出，通過改變環(huán)境溫度，微水凝膠的粒徑能夠隨溫度發(fā)生變化隨著環(huán) 境溫度的升高微水凝膠的粒徑變小，而且這一過程是可逆的，在升溫和降 溫兩個過程所測得微水凝膠的粒徑是相吻合的。實施例4:0.60g溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)、 0.15gpH敏感性單體丙烯酰胺(AAm)和0.052g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丙酯 (TMSPMA)溶于無水1， 4-二氧六環(huán)中，在氮氣氛圍條件下攪拌使其 充分溶解，再加入5mg偶氮二異丁腈，充分?jǐn)嚢瑁诘獨夥諊鷹l件下于 80°C油浴下恒溫反應(yīng)24小時后，取出自然冷卻至室溫；用乙醚將所得反 應(yīng)物沉淀出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng)離心分離15分鐘后真空干燥，得到 三元共聚物P(NIPAm-co-AAm-co-TMSPMA)，重均分子量為28800;將上 述共聚物在20。C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.01%，攪拌使其充分溶 解；將上述水溶液置于50。C的水浴中恒溫攪拌24小時，即得到pH和溫 度雙重敏感的有機-無機雜化孩i水凝膠；動態(tài)激光光散射法測得該微水凝 膠在25。C的粒徑為317.3 nm。利用HC1溶液、KOH溶液可以調(diào)節(jié)微水凝 膠溶液的pH值，動態(tài)激光光散射法測得微水凝膠在25°C的粒徑與溶液 的pH值相關(guān)，說明所得微水凝膠具有pH敏感性。圖4為實施例4所得 pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠的粒徑與pH值的關(guān)系圖。實施例5:0.76 g溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)、 0.16 g pH敏感性單 體丙烯酰胺(AAm)和0.06g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三甲氧基硅)丙 酯(TMSPMA)溶于無水四氫呋喃中，在氮氣氛圍條件下攪拌使其充分溶 解，再加入2mg偶氮二異丁腈，充分?jǐn)嚢?，在氮氣氛圍條件下于70。C油 浴下恒溫反應(yīng)24小時后，取出自然冷卻至室溫；用石油醚將所得反應(yīng)物 沉淀出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng)離心分離15分鐘后真空干燥，得到三元 共聚物P(NIPAm-co-AAm-co-TMSPMA),重均分子量為65800;將上述共 聚物在20°C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.02%，攪拌使其充分溶解； 將上述水溶液置于40。C的水浴中恒溫攪拌48小時，即得到pH和溫度雙 重敏感的有機-無機雜化微水凝膠；利用HCl溶液調(diào)節(jié)微水凝膠溶液pH 值為2，動態(tài)激光光散射法測得該微水凝膠在25°C的粒徑為420.5 nm。實施例6:0.78g溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)、 0.16gpH敏感性單體 丙烯酰胺(AAm)和0.062g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丙酯 (TMSPMA)溶于無水四氫呋喃，在氮氣氛圍條件下攪拌使其充分溶解，再加入4mg偶氮二異丁腈，充分?jǐn)嚢?，在氮氣氛圍條件下于60。C油浴下 恒溫反應(yīng)24小時后，取出自然冷卻至室溫；用石油醚將所得反應(yīng)物沉淀 出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng)離心分離15分鐘真空干燥，得到三元共聚物 P(NIPAm-co-AAm-co-TMSPMA)，重均分子量為45400;將上述共聚物在 20°C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.06%，攪拌使其充分溶解；將上述 水溶液置于45。C的水浴中恒溫攪拌48小時，即得到pH和溫度雙重敏感 的有機-無機雜化微水凝膠；利用HC1溶液調(diào)節(jié)微水凝膠溶液pH值為4, 動態(tài)激光光散射法測得該微水凝膠在25°C的粒徑為412.9 nm。實施例7:0.80g溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)、 0.145gpH敏感性單 體丙烯酰胺(AAm)和0.057g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三乙氧基硅) 丙酯溶于無水l, 4-二氧六環(huán)中，在氮氣氛圍條件下攪拌使其充分溶解， 再加入7mg過氧化苯曱酰，充分?jǐn)嚢?，在氮氣氛圍條件下于90。C油浴下 恒溫反應(yīng)24小時后，取出自然冷卻至室溫；用乙醚將所得反應(yīng)物沉淀出 來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng)離心分離15分鐘真空干燥，得到三元共聚物共 聚物，重均分子量為35900;將上述共聚物在20°C溶于去離子水中，質(zhì) 量濃度為0.08%，攪拌使其充分溶解；將上述水溶液置于50°C的水浴中 恒溫攪拌48小時，即得到pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠； 利用KOH溶液調(diào)節(jié)微水凝膠溶液pH值為11，動態(tài)激光光散射法測得該 微水凝膠在25°C的粒徑為480 nm。實施例8:0.82g溫敏性單體N,N-雙乙基丙烯酰胺、0.125g pH敏感性單體丙烯酰 胺和0.057g含無機硅單體乙基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丙酯溶于無水1,4-二氧六環(huán)，在氮氣氛圍條件下攪拌使其充分溶解，再加入10mg過氧化苯 曱酰，充分?jǐn)嚢?，在氮氣氛圍條件下于80。C油浴下恒溫反應(yīng)24小時后， 取出自然冷卻至室溫；用乙醚將所得反應(yīng)物沉淀出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘 下經(jīng)離心分離15分鐘后真空干燥，得到三元共聚物，其重均分子量為 45800;將上述共聚物在10。C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.1%,攪拌 使其充分溶解；將上述水溶液置于55。C的水浴中恒溫攪拌72小時，即得到pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠；利用KOH溶液調(diào)節(jié) 微水凝膠溶液pH值為13，動態(tài)激光光散射法測得該微水凝膠在25。C的 粒徑為489.8 nm。實施例9:0.85g溫敏性單體N，N-雙乙基丙烯酰胺、0.085gpH敏感性單體丙烯酸 和0.068g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三乙氧基硅)丙酯溶于無水四氫呋喃 中，在氮氣氛圍條件下攪拌使其充分溶解，再加入15mg過氧化苯甲酰， 充分?jǐn)嚢瑁诘獨夥諊鷹l件下于70。C油浴下恒溫反應(yīng)24小時后，取出自 然冷卻至室溫；用石油醚將所得反應(yīng)物沉淀出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng) 離心分離15分鐘后真空干燥，得到三元共聚物，其重均分子量為30500; 將上述共聚物在10。C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.01%,攪拌使其充 分溶解；將上述水溶液置于60。C的水浴中恒溫攪拌48小時，即得到pH 和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠；利用KCL溶液調(diào)節(jié)微水凝 膠溶液中KCL濃度為0.0001 molL",動態(tài)激光光散射法測得該微水凝膠 在25°C的粒徑為462.2 nm。實施例10:0.875g溫敏性單體N-異丙基丙烯酰胺、0.06g pH敏感性單體丙烯酸和 0.068g含無機硅單體曱基丙烯酸(3-三乙氧基硅)丙酯溶于無水四氫呋喃 中，在氮氣氛圍條件下攪拌使其充分溶解，再加入20mg過氧化苯曱酰， 充分?jǐn)嚢?，在氮氣氛圍條件下于70°C油浴下恒溫反應(yīng)24小時后，取出自 然冷卻至室溫；用乙醚將所得反應(yīng)物沉淀出來，在4000轉(zhuǎn)每分鐘下經(jīng)離 心分離15分鐘后真空干燥，得到三元共聚物，其重均分子量為25800;; 將上述共聚物在20。C溶于去離子水中，質(zhì)量濃度為0.01%,攪拌使其充 分溶解；將上述水溶液置于40。C的水浴中恒溫攪拌96小時，即得到pH 和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠；利用KCL溶液調(diào)節(jié)微水凝 膠溶液中KCL濃度為0.01 molL",動態(tài)激光光散射法測得該微水凝膠在 25°C的粒徑為466 nm。以上所述僅為本發(fā)明的若干個具體實施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來說，還可以做出許多變型和改進，所有未超出權(quán)利要求所述的變型或改進均應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠，其特征在于由如式M1所示的N-烷基丙烯酰胺類單體、如式M2所示的雙鍵化合物和如式M3所示的含硅烷氧基烷基丙烯酸酯類單體反應(yīng)所得的三元共聚產(chǎn)物溶于水而成，所述的M1、M2、M3的質(zhì)量百分比為M175-92％，M23-18％，M35-7％；其中，R1為氫原子，R2為異丙基，或R1為乙基，R2為乙基；R3為氫原子，或者碳原子數(shù)為1～4的直鏈或支鏈烷基；R4為碳原子數(shù)為1～4的直鏈或支鏈烷基；n為1-6的正整數(shù)；X為-OH或-NH2。
2、如權(quán)利要求1所述的pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠， 其特征在于所述的M3為曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丙酯、乙基丙烯 酸(3-三甲氧基硅)丙酯、曱基丙烯酸(3-三乙氧基硅)丙酯、乙基丙烯酸 (3-三曱氧基硅)丁酯、乙基丙烯酸(3-三乙氧基硅)丁酯、乙基丙烯酸(3-三乙氧基硅)丁酯。
3、 如權(quán)利要求1所述的pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠， 其特征在于所述的M3為曱基丙烯酸(3-三曱氧基硅)丙酯、曱基丙烯 酸(3-三乙氧基硅)丙酯。
4、 一種pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠的制備方法，包括將如式Ml所示的N-烷基丙烯酰胺類單體、如式M2所示的雙鍵化合 物、如式M3所示的含硅烷氧基烷基丙烯酸酯類單體和引發(fā)劑在無水 溶劑1， 4-二氧六環(huán)或四氫呋喃中，無氧條件下進行自由基共聚反應(yīng)， 所述的引發(fā)劑的用量為Ml、 M2、 M3總重量的0.01-5%;采用乙醚或 石油醚為沉淀劑提取三元共聚物，經(jīng)離心分離后真空干燥至恒重；將 所得三元共聚物在10-20。C配制成質(zhì)量濃度為0.005-0.1 %的水溶液， 在40-60°C恒溫攪拌24-96小時，制得有機-無機雜化樣i水凝膠。
5、 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的Ml、 M2、 M3 的質(zhì)量百分比為M1: 75-92%, M2:3-18%， M3:5-7%。
6、 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑為偶氮二 異丁腈或過氧化苯曱酰。
7、 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的引發(fā)劑的用量為 Ml、 M2、 M3總重量的0.2-3%。
8、 如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于所述的共聚反應(yīng)溫度為 60-90°C，共聚反應(yīng)時間為12-24小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種pH和溫度雙重敏感的有機-無機雜化微水凝膠及其制備方法，屬于環(huán)境敏感型的高分子材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，包括將如式M1所示的N-烷基丙烯酰胺類單體、如式M2所示雙鍵化合物、如式M3所示的含硅烷氧基烷基丙烯酸酯類單體和引發(fā)劑在無水溶劑1，4-二氧六環(huán)或四氫呋喃中，無氧條件下進行自由基共聚反應(yīng)；采用乙醚或石油醚為沉淀劑提取三元共聚物，經(jīng)離心分離后真空干燥至恒重；將所得三元共聚物配制的水溶液在溫度40-60℃下恒溫攪拌制得有機-無機雜化微水凝膠。該制備方法簡單易控，得到的微水凝膠具有pH和溫度雙重敏感性，且純度高、穩(wěn)定性好，適合在藥物可控緩釋和傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號C08J3/075GK101289541SQ200810062148
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者張興宏, 徐君庭, 崢 曹, 杜濱陽, 聶晶晶, 范志強 申請人:浙江大學(xué)