本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于冠醚的雙重敏感高分子水凝膠的制備方法,通過簡易的合成路線，在水凝膠的主鏈上引入冠醚，利用冠醚的離子識別功能，構(gòu)建了一種對溫度與環(huán)境離子同時產(chǎn)生響應(yīng)的高分子材料,相比于目前智能水凝膠通常只能對一種外部刺激產(chǎn)生響應(yīng)，具有獨特的優(yōu)勢和更為廣闊的應(yīng)用前景，可廣泛應(yīng)用于柔性執(zhí)行元件、微機械、藥物釋放緩釋體系、分離膜寄生物材料等領(lǐng)域；此外，本發(fā)明專利技術(shù)制備方法簡單，反應(yīng)時間短，工業(yè)化程度高，實用價值顯著。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開了,通過簡易的合成路線，在水凝膠的主鏈上引入冠醚，利用冠醚的離子識別功能，構(gòu)建了一種對溫度與環(huán)境離子同時產(chǎn)生響應(yīng)的高分子材料,相比于目前智能水凝膠通常只能對一種外部刺激產(chǎn)生響應(yīng)，具有獨特的優(yōu)勢和更為廣闊的應(yīng)用前景，可廣泛應(yīng)用于柔性執(zhí)行元件、微機械、藥物釋放緩釋體系、分離膜寄生物材料等領(lǐng)域；此外，本專利技術(shù)制備方法簡單，反應(yīng)時間短，工業(yè)化程度高，實用價值顯著?！緦＠f明】
本專利技術(shù)涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種基于冠醚的雙重敏感高分子水凝膠的 制備方法。
技術(shù)介紹
水凝膠是一種在水中能夠溶脹并保持大量水分而又不能溶解的交聯(lián)聚合物。水以 鍵合水、束縛水和自由水等形式存在于高分子網(wǎng)絡(luò)之中而失去流動性，使水凝膠柔軟而能 保持一定的形狀。根據(jù)水凝膠對外界刺激的響應(yīng)情況可分為傳統(tǒng)水凝膠和智能水凝膠兩大 類。傳統(tǒng)水凝膠對環(huán)境(如溫度或pH值等）的變化不敏感，智能水凝膠又常稱為環(huán)境敏感性 水凝膠，是指自身能感知外界環(huán)境(如溫度、pH值、光、電、壓力等)微小的變化或刺激，并能 產(chǎn)生相應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)變化的一類高分子水凝膠。這種可與外界交換能量和信息 并作出響應(yīng)的特性，使智能水凝膠在柔性執(zhí)行元件、微機械、藥物釋放體系、分離膜、生物材 料等方面有著巨大的應(yīng)用前景。 目前的智能水凝膠通常只對一種外部刺激產(chǎn)生響應(yīng)，若能開發(fā)出一種同時對溫度 和環(huán)境離子產(chǎn)生響應(yīng)的高分子材料，將會具有獨特的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。
技術(shù)實現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在水凝膠僅僅是對單一外部刺激產(chǎn)生響應(yīng)的問 題，本專利技術(shù)提出了一種對溫度和環(huán)境離子同時具有響應(yīng)能力，具有獨特的優(yōu)勢且應(yīng)用范圍 更加廣泛的基于冠醚的雙重敏感高分子水凝膠的制備方法。 技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為:一種基于冠醚的 雙重敏感高分子水凝膠的制備方法，包括如下步驟： (1)4-氨基二苯并-18-冠-6的合成： 在100mL三口燒瓶中加入0.483g硝基冠醚，攪拌溶于乙二醇單甲醚，再加入0.06g 10 %的Pd/C和7.5mL水合肼進行還原，回流l-3h后，TLC跟蹤;趁熱過濾，濃縮母液，析出大量 固體，用DMF重結(jié)晶;得淺灰色固體0.332g，收率74%，恪點為165°C-168°C ; (2)4-丙烯酰胺二苯并-18-冠-6的合成 在250mL三口燒瓶中加入1.8g 4-氨基二苯并-18-冠 -6,2mL三乙胺攪拌溶于80mL 乙二醇甲醚，氮氣保護下，冰浴條件下緩慢滴加1.2mL丙烯酰氯，冰浴條件下反應(yīng)2h后，室溫 反應(yīng)2h，再升溫至60°C反應(yīng)2h，TCL跟蹤;反應(yīng)結(jié)束后溶液倒入過量的冰水中，過濾出析出的 固體，用水洗滌多次，DMF重結(jié)晶;得灰白色固體1.3g，收率60 %，熔點為158 °C -162 °C ; (3)冠醚修飾的水凝膠的合成 在50mL的三口燒瓶中加入原料NIPA100mg，4-丙烯酰胺二苯并-18-冠-61-4mg，交 聯(lián)劑BIS 2-3.5mg，以H2O/THF混合體系為溶劑，在氮氣保護下加入引發(fā)劑APSO . 0025mg和 TEMD20g;反應(yīng)溫度控制在25 °C，反應(yīng)6h后得到凝膠固體； (4)反應(yīng)結(jié)束后，將凝膠切割分解為體積為lcm3的方塊;然后浸入蒸餾水中48h得 到水凝膠成品，以去除未反應(yīng)的單體和原料。 有益效果:本專利技術(shù)提供的，通 過簡易的合成路線，在水凝膠的主鏈上引入冠醚，利用冠醚的離子識別功能，構(gòu)建了一種對 溫度與環(huán)境離子同時產(chǎn)生響應(yīng)的高分子材料，相比于目前智能水凝膠通常只能對一種外部 刺激產(chǎn)生響應(yīng)，具有獨特的優(yōu)勢和更為廣闊的應(yīng)用前景，可廣泛應(yīng)用于柔性執(zhí)行元件、微機 械、藥物釋放緩釋體系、分離膜寄生物材料等領(lǐng)域;此外，本專利技術(shù)制備方法簡單，反應(yīng)時間 短，工業(yè)化程度高，實用價值顯著。【附圖說明】 圖1(a)為實施例1-4以及對比例含有不同冠醚單體量的水凝膠在純水中5°C以下 的溶脹曲線示意圖； 圖1(b)為實施例1-4以及對比例含有不同冠醚單體量的水凝膠的溫敏曲線示意 圖； 圖2為實施例4加入鉀離子前后冠醚水凝膠的溶脹曲線示意圖； 圖3為純水和鉀離子溶液中不同含量冠醚的水凝膠對SR的影響示意圖?！揪唧w實施方式】 下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)作進一步的詳細(xì)說明： 實施例1: -種基于冠醚的雙重敏感高分子水凝膠的制備方法，包括如下步驟： (1)4-氨基二苯并-18-冠-6的合成： 在100mL三口燒瓶中加入0.483g硝基冠醚，攪拌溶于乙二醇單甲醚，再加入0.06g 10 %的Pd/C和7.5mL水合肼進行還原，回流l-3h后，TLC跟蹤;趁熱過濾，濃縮母液，析出大量 固體，用DMF重結(jié)晶;得淺灰色固體0.332g，收率74%，恪點為165°C-168°C ; (2)4-丙烯酰胺二苯并-18-冠-6的合成 在250mL三口燒瓶中加入1.8g 4-氨基二苯并-18-冠-6,2mL三乙胺攪拌溶于80mL 乙二醇甲醚，氮氣保護下，冰浴條件下緩慢滴加1.2mL丙烯酰氯，冰浴條件下反應(yīng)2h后，室溫 反應(yīng)2h，再升溫至60°C反應(yīng)2h，TCL跟蹤;反應(yīng)結(jié)束后溶液倒入過量的冰水中，過濾出析出的 固體，用水洗滌多次，DMF重結(jié)晶;得灰白色固體1.3g，收率60 %，熔點為158 °C -162 °C ; (3)冠醚修飾的水凝膠的合成 在50mL的三口燒瓶中加入原料NIPA100mg，4-丙烯酰胺二苯并-18-冠-61mg，交聯(lián) 劑BIS 3mg，以H20/THF混合體系為溶劑，在氮氣保護下加入引發(fā)劑APS0.00 25mg和TEMD20g; 反應(yīng)溫度控制在25°C，反應(yīng)4-6h后得到凝膠固體； (4)反應(yīng)結(jié)束后，將凝膠切割分解為體積為lcm3的方塊;然后浸入蒸餾水中48h得 到水凝膠成品，以去除未反應(yīng)的單體和原料。反應(yīng)合成路線如下： 實施例2-4: 其余步驟相同，步驟(3)中4-丙烯酰胺二苯并-18-冠_6(以下簡稱CE)的使用量不 同，其中實施例2CE施用量為2mg，實施例3中CE使用量為3mg，實施例4中中CE使用量為4mg。 對比例： 設(shè)置對比例，其余步驟相同，步驟(3)中CE加入量為Omg，進行對比試驗。實施例1-4以及對比例制備而成的基于冠醚的雙重敏感高分子水凝膠的溫敏性質(zhì) 以及離子敏感性質(zhì)研究： A)水凝膠溫敏性質(zhì)研究：圖1(a)為對比例以及實施例1-4含有不同冠醚單體量（圖中依次標(biāo)注為CEO%、 CE1%、CE2%、CE3%、CE4%)的水凝膠在純水中5°C以下的溶脹曲線;從圖中可以看出，與純 的PNIPA水凝膠相比，隨著冠醚基團的引入，會導(dǎo)致水凝膠的溶脹率降低，平衡時間增加，溶 脹率從33%降低到12%左右，而且平衡時間從200分鐘增加到400分鐘左右；原因可能是冠 醚的疏水基團導(dǎo)致水凝膠親水能力減弱;但值得注意的是，水凝膠的溶脹曲線并不是隨著 冠醚的含量單調(diào)的增加或者減小；當(dāng)水凝膠的含量從1%增加到3%時，溶脹率增大，而從 3%增加到4%時，溶脹率減小。原因可能是不同含量的冠醚結(jié)構(gòu)中的親水和疏水基團的數(shù) 目競爭結(jié)果所導(dǎo)致。圖1(b)曲線為水凝膠的溫敏曲線，標(biāo)注同圖1(a)，隨著溫度從5°C上升到40°C，水 凝膠溶脹率逐漸減小。從圖中可以清楚的看出，含有二苯并-18-冠 -6的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于冠醚的雙重敏感高分子水凝膠的制備方法，其特征在于包括如下步驟：(1)4?氨基二苯并?18?冠?6的合成：在100mL三口燒瓶中加入0.483g硝基冠醚，攪拌溶于乙二醇單甲醚，再加入0.06g?10％的Pd/C和7.5mL水合肼進行還原，回流1?3h后，TLC跟蹤；趁熱過濾，濃縮母液，析出大量固體，用DMF重結(jié)晶；得淺灰色固體0.332g，收率74％，熔點為165℃?168℃；(2)4?丙烯酰胺二苯并?18?冠?6的合成在250mL三口燒瓶中加入1.8g?4?氨基二苯并?18?冠?6，2mL三乙胺攪拌溶于80mL乙二醇甲醚，氮氣保護下，冰浴條件下緩慢滴加1.2mL丙烯酰氯，冰浴條件下反應(yīng)2h后，室溫反應(yīng)2h，再升溫至60℃反應(yīng)2h，TCL跟蹤；反應(yīng)結(jié)束后溶液倒入過量的冰水中，過濾出析出的固體，用水洗滌多次，DMF重結(jié)晶；得灰白色固體1.3g，收率60％，熔點為158℃?162℃；(3)冠醚修飾的水凝膠的合成在50mL的三口燒瓶中加入原料NIPA100mg，4?丙烯酰胺二苯并?18?冠?6，交聯(lián)劑BIS?2?3.5mg，以H2O/THF混合體系為溶劑，在氮氣保護下加入引發(fā)劑APS0.0025mg和TEMD20g；反應(yīng)溫度控制在25℃，反應(yīng)4?6h后得到凝膠固體；(4)反應(yīng)結(jié)束后，將凝膠切割分解為體積為1cm3的方塊；然后浸入蒸餾水中48h得到水凝膠成品，以去除未反應(yīng)的單體和原料。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓國志，劉學(xué)文，李俊，
申請(專利權(quán))人：江蘇華昌織物有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32
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