CN107474184A - 一种苯硼酸基水凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种苯硼酸基水凝胶及其制备方法 Download PDF

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杨贤鹏
王立
俞豪杰
邓正
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    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
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    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种苯硼酸基水凝胶及其制备方法。是以乙烯基化的功能性苯硼酸基乙烯基单体和乙烯基单体通过自由基共聚得到。原料配比以质量份数计：水45~100份；功能性单体0.2~2份；主单体10~50份；交联剂0~0.5份；引发剂0.01~0.1份。自由基共聚条件为加热引发聚合：加热温度为45~80℃，加热时间为4~48h。本发明通过自由基共聚法制备苯硼酸基水凝胶方法简单，通过改变水凝胶制备组分含量可以调控水凝胶性能；所得水凝胶在较低固含量下力学性能优良，具有可高度拉伸、回弹性好和抗疲劳性能好等特性；所得水凝胶对葡萄糖浓度和pH具有刺激‑响应性。

Description

一种苯硼酸基水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料，具体涉及一种苯硼酸基水凝胶及其制备方法。
背景技术
水凝胶是三维聚合物网络在水中高度溶胀形成的块状材料，含有大量游离水，兼有固态和液态的特性，由于其在吸液和保水等方面的突出性能，在日常生活与工业生产中有着十分广泛的应用，是一种发展迅速的高分子材料。
苯硼酸基团与邻二羟基可以形成动态共价相互作用，具有葡萄糖刺激-响应性。公开号为：CN105732887A，发明名称为：“一种快速响应葡萄糖敏感水凝胶的制备方法”；公开号为：CN104328083A，发明名称为：“温度和糖双重敏感的水凝胶基材的制备方法及其应用”，公布了苯硼酸基单重或者多重刺激-响应水凝胶，在药物释放、组织工程等生物医药领域有很好的应用前景。
但是水凝胶用于生物医药领域时，需要满足一定的力学性能。传统小分子共价交联剂交联的苯硼酸基水凝胶呈现脆性，无法承受较大的应变或者应力，其应用受到限制。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种苯硼酸基水凝胶及其制备方法，所述苯硼酸基水凝胶由功能性单体苯硼酸基乙烯基单体与主单体乙烯基单体共聚而成，获得的水凝胶具有固含量低、可高度拉伸、回弹性好和抗疲劳性能好等特性，同时，对葡萄糖与pH有刺激-响应性能。
本发明采用的技术方案是：
一、一种苯硼酸基水凝胶
是以乙烯基化的功能性苯硼酸基乙烯基单体和乙烯基主单体通过自由基共聚得到。
所述功能性苯硼酸基乙烯基单体，选自下述单体的一种、任意二种或者三种，其分子式如下：
所述乙烯基主单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺或丙烯酸羟乙酯中的一种、任意二种、任意三种或者四种。
二、一种苯硼酸基水凝胶的制备方法，该方法的步骤如下：
1)原料配比，以质量分数计：
2)自由基共聚条件为加热引发聚合：通入氮气或者氩气除氧30min，氮气或者氩气氛围下转移至模具中，放入烘箱中加热温度为45～80℃，加热时间为4～48h。
所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺或者聚乙二醇二丙烯酸酯。
所述引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾。
本发明具有的有益效果是：
1.本发明通过自由基共聚法制备苯硼酸基水凝胶，制备方法简单，通过改变水凝胶制备组分含量可以调控水凝胶性能；
2.所得水凝胶为氢键交联水凝胶，水凝胶在较低固含量下力学性能优良，具有可高度拉伸、回弹性好和抗疲劳性能好等特性；
3.所得水凝胶对葡萄糖浓度和pH具有刺激-响应性，通过改变主单体可以使水凝胶具有更多重刺激-响应性。
本发明所述方法旨在选用功能性苯硼酸基乙烯基单体和乙烯基主单体，通过自由基共聚法得到力学性能优异的功能性水凝胶，从而实现苯硼酸基水凝胶在生物医药和智能材料等方面的应用。
附图说明
图1是实施例1制备的水凝胶的拉伸应力-应变曲线。
具体实施方式
下面是本发明的实施例，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
将1.35g丙烯酰胺和40mg 3-丙烯酰氨基苯硼酸，溶于8.0mL去离子水中，加入4.4mg过硫酸铵，鼓入氩气除氧30min，氩气氛围下转移至模具中，放入烘箱中65℃下反应8h，通过加热引发自由基共聚，即可得到苯硼酸基水凝胶。
图1为实施例1制备的水凝胶的拉伸照片和拉伸应力-应变曲线。由图1可知，苯硼酸基可被高度拉伸，可以承受较大载荷，韧性高。
实施例2：
将1.35g丙烯酰胺和80mg 3-丙烯酰氨基苯硼酸，溶于8.0mL去离子水中，加入4.4mg过硫酸铵，鼓入氩气除氧30min，氩气氛围下转移至模具中，放入烘箱中65℃下反应8h，通过加热引发自由基共聚，即可得到苯硼酸基水凝胶。

Claims (6)

1.一种苯硼酸基水凝胶，其特征在于：是以乙烯基化的功能性苯硼酸基乙烯基单体和乙烯基主单体通过自由基共聚得到。
2.根据权利要求1所述的一种苯硼酸基水凝胶，其特征在于：所述功能性苯硼酸基乙烯基单体，选自下述单体的一种、任意二种或者三种，其分子式如下：
3.根据权利要求1所述的一种苯硼酸基水凝胶，其特征在于：所述乙烯基主单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺或丙烯酸羟乙酯中的一种、任意二种、任意三种或者四种。
4.用于一种权利要求1、2或3所述的一种苯硼酸基水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：
1)原料配比，以质量分数计：
2)自由基共聚条件为加热引发聚合：通入氮气或者氩气除氧30min，氮气或者氩气氛围下转移至模具中，放入烘箱中加热温度为45～80℃，加热时间为4～48h。
5.根据权利要求4所述的一种苯硼酸基水凝胶的制备方法，其特征在于：所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺或者聚乙二醇二丙烯酸酯。
6.根据权利要求4所述的一种苯硼酸基水凝胶的制备方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵或者过硫酸钾。
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