一種基于聚季鏻鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于聚季鏻鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料，屬于新材料領(lǐng)域。本發(fā)明以甲醇為溶劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，CTA1或CTA2為鏈轉(zhuǎn)移劑，N2保護(hù)下，使氯化4-乙烯基芐基三苯（?。┗l離子液體進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)而得。本發(fā)明制備的溫敏性納米凝膠的流體力學(xué)直徑在20～90nm之間，粒徑分布指數(shù)在0.112～0.464之間，在-5～13℃的溫度范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)宏觀凝膠與微觀凝膠的相轉(zhuǎn)變，具有可逆的溫度響應(yīng)性，表面經(jīng)接枝聚合N-異丙基丙烯酰胺PNIPAm后，在藥物釋放、固定化酶、物料分離、免疫分析及催化等諸多方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料及其制
備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫敏性納米凝膠材料，尤其涉及一種基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料及其制備方法，屬于新材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]離子液體(1nic Liquids, ILs)是指主要由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成的在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的鹽，它們具有很多其他溶劑不可比擬的獨(dú)特性質(zhì)。與傳統(tǒng)的液態(tài)純物質(zhì)相比較，離子液體完全由離子構(gòu)成；與常規(guī)離子型純物質(zhì)相比較，它在室溫下呈液態(tài)，蒸氣壓幾乎為零，無(wú)色無(wú)臭，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，較寬的電化學(xué)穩(wěn)定電位窗口和溫度穩(wěn)定范圍，有希望作為一類綠色環(huán)保的溶劑而取代傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑。此外，離子液體具有可設(shè)計(jì)、較強(qiáng)的催化性能、易制備、可重復(fù)使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，使得離子液體在精細(xì)化工、分離、催化和電化學(xué)等方面都具有非常廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]智能高分子常被稱為“環(huán)境敏感性聚合物”、“刺激響應(yīng)性聚合物”等。當(dāng)其受到外界環(huán)境的物理、化學(xué)乃至生物信號(hào)變化的刺激時(shí)，聚合物的物理或化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生突變。這類聚合物研究體系多為其水溶液及水凝膠。傳統(tǒng)水凝膠對(duì)外界環(huán)境的變化不敏感；智能水凝膠具有外場(chǎng)響應(yīng)的特征，在外界環(huán)境(如溫度、PH值、鹽濃度、光、電磁場(chǎng)、溶劑或化學(xué)物質(zhì)等)發(fā)生變化時(shí)，可通過(guò)體積的溶脹和收縮來(lái)響應(yīng)這些外界的刺激。由于智能水凝膠獨(dú)特的敏感性，使之在藥物釋放體系、活性酶的固定、傳感器、分離膜、組織工程、分子分離體系等眾多領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
[0004]溫敏性高分子聚合物是指對(duì)溫度有響應(yīng)性，具有較低臨界溶解溫度的一類高分子材料，如聚乙烯基異丁酞胺(PNVIBA)、聚氧化乙烯醚(ΡΕ0)，聚乙烯毗咯烷酮(PVP)，聚異丙基丙烯酞胺(PNIPAAm)等，由于分子的特殊結(jié)構(gòu)——含有醚鍵，取代的酞胺、羥基等官能團(tuán)，其水溶液被加熱至較低臨界溶解溫度之上時(shí)，粒子體積發(fā)生收縮，溶解度驟降，水溶液分解成兩相，宏觀上呈現(xiàn)混濁，并且這種轉(zhuǎn)變是具有可逆性的。這種溫度敏感性聚合物已被用來(lái)制成凝膠、微球等，并廣泛地應(yīng)用于生物，化學(xué)藥物釋放，物相分離，醫(yī)用生物高分子材料等領(lǐng)域。作為溫度敏感性高分子的典型代表，聚N-異丙基丙烯酞胺(PNIPAAm)由于其大分子側(cè)鏈上同時(shí)具有親水性的酞胺基-CONH-和疏水性的異丙基-CH(CH3)，使線型PNIPAAm的水溶液呈現(xiàn)出溫度敏感特性。但是，聚N-異丙基丙烯酰胺作為溫敏材料，響應(yīng)速度較慢，使其應(yīng)用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，并根據(jù)季鱗鹽離子液體的特點(diǎn)，提供一種基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的制備方法。[0007]—、基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的制備
本發(fā)明基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的制備方法，是以甲醇為溶劑，偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑，S，S’_ 二(α，α ’ _ 二甲基-α 〃_乙酸)三硫代碳酸酯(CTAl)或S-1-十二烷基-S’ _( α，α ’ - 二甲基- α 〃-乙酸)三硫代碳酸酯(CTA2)為鏈轉(zhuǎn)移劑，N2保護(hù)下，使氯化4-乙烯基芐基三苯基鱗離子液體或氯化4-乙烯基芐基三丁基鱗離子液體與交聯(lián)劑二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)以1:0.5~1:15的摩爾比，于60~70°C下反應(yīng)5h~12h ;反應(yīng)完全后用乙醚析出產(chǎn)物，過(guò)濾，洗滌，真空干燥，即得產(chǎn)物CLPN。其中，引發(fā)劑偶氮二異丁腈的用量為反應(yīng)底物摩爾總量的1%~5% ;鏈轉(zhuǎn)移劑(0^1、0^2)的用量為引發(fā)劑偶氮二異丁腈摩爾量的3~10倍。
[0008]二、基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的結(jié)構(gòu)
下面通過(guò)紅外譜圖、電鏡掃描、透射電鏡、動(dòng)態(tài)光散射對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析說(shuō)明。
[0009]1、紅外譜圖分析
圖1為上述方法制備的基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的紅外譜圖。從圖1中可以看出，在1600cm 1和1500cm 1處為苯核的特征吸收峰，1157cm 1和1454cm 1為咪唑環(huán)的特征吸收峰，1728 cm—1和1721 cm—1處分別是羧基中羰基和酯羰基的特征吸收峰。由此證明得到了目標(biāo)化合物。經(jīng)RAFT活性聚合機(jī)理確定，基于聚季鱗鹽離子液體溫敏性納米材料的結(jié)構(gòu)式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料，其結(jié)構(gòu)式如下:
2.如權(quán)利要求1所述基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料，其特征在于:相轉(zhuǎn)變溫度在-5~13°C的范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的制備方法，是以甲醇為溶劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，S，s’-二(α，^’-二甲基-^〃-乙酸)三硫代碳酸酯或S-1-十二烷基-S’ _( α，α ’ - 二甲基-α 〃_乙酸)三硫代碳酸酯為鏈轉(zhuǎn)移劑，N2保護(hù)下，使氯化4-乙烯基芐基三苯基鱗離子液體或氯化4-乙烯基芐基三丁基鱗離子液體與交聯(lián)劑二甲基丙烯酸乙二醇酯進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)；反應(yīng)完全后用乙醚析出產(chǎn)物，過(guò)濾，洗滌，真空干燥，即得基于季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料。
4.如權(quán)利要求3所述基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的制備方法，其特征在于:氯化4-乙烯基芐基三苯基鱗離子液體或氯化4-乙烯基芐基三丁基鱗離子液體與交聯(lián)劑二甲基丙烯酸乙二醇酯的摩爾比為1:0.5~1:15。
5.如權(quán)利要求3所述基于季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的制備方法，其特征在于:所述交聯(lián)反應(yīng)的溫度為60~70°C，反應(yīng)時(shí)間為5h~12h。
6.如權(quán)利要求3所述基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的制備方法，其特征在于:所述引發(fā)劑偶氮二異丁腈的用量為反應(yīng)底物摩爾總量的1%~5%。
7.如權(quán)利要求3所述基于聚季鱗鹽離子液體的溫敏性納米凝膠材料的制備方法，其特征在于:鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為引發(fā)劑偶氮二異丁腈摩爾量的3~10倍。
【文檔編號(hào)】C08F222/14GK103980422SQ201410179700
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】熊玉兵, 郭娜, 焦振乾, 李鳳 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)