[发明专利]一种表面温敏性的聚苯乙烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物材料领域，具体涉及一种具有表面温敏性的聚苯乙烯的制备方法。

背景技术

聚(N-异丙基丙烯酰胺)简称PNIPAM，其大分子侧链上同时具有亲水性的酰胺基-CONH-和疏水性的异丙基-CH(CH₃)₂，使线型PNIPAM的水溶液及交联后的PNIPAM水凝胶呈现出温度敏感特性，它具有接近生理温度的低临界溶解温度(LCST，30～35℃)。高于这个温度时，PNIPAM分子链卷曲并对外呈现疏水性；而当温度低于LCST时，卷曲的PNIPAM分子链又能再迅速伸展，呈现亲水性。交联的PNIPAM水凝胶在32℃左右也有一个低临界溶解温度，溶胀的水凝胶在高于这个温度时会发生收缩，而在低于这个温度时会再度溶胀。这种由温度敏感性而引起高聚物产生的智能型和记忆效应使其在药物释放、酶固定和分离吸附蛋白、生物传感器，人造肌肉以及开关阀等领域有着广阔的应用前景。

传统的组织细胞的培养通常在聚苯乙烯培养皿中进行，成型后，通过螯合剂作用或蛋白酶消化使其与基体脱附，该方法往往会对组织细胞的完整性及功能造成损害。利用PNIPAM的温敏特性，当较高温度时，轻微的疏水性有利于组织细胞粘附在聚苯乙烯培养皿表面生长，较低温度时，PNIPAM的亲水性使得组织细胞容易产生脱附，避免了传统脱附方法对细胞造成的损伤。

目前，通常在真空下，采用210KV，19mA的电子束辐射40wt.％的N-异丙基丙烯酰胺单体溶液并使其在聚苯乙烯表面聚合以形成温敏表面层，制备条件不够简便。因此，在较低的光敏剂浓度及较低的温度下，通过简易的紫外光引发聚合制备具有表面温敏性的聚苯乙烯，将具有重要的实际应用意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种简便、快捷，易操作，成本低的，能以光敏剂为引发剂，采用常压，室温及低于60℃下，经紫外光辐照制备表面温敏性的聚苯乙烯的方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种表面温敏性的聚苯乙烯的制备方法，是在聚苯乙烯表面以二苯甲酮为光敏剂，经紫外光引发N-异丙基丙烯酰胺单体或N-异丙基丙烯酰胺单体和苯乙烯单体发生接枝及共聚合反应制得表面温敏性的聚苯乙烯。

所述二苯甲酮为光敏剂是将相当于单体总质量2％的二苯甲酮溶解在乙醇中后均匀覆盖在聚苯乙烯表面，晾干后形成均匀的光敏涂层。

上述聚合反应在叔丁醇或异丙醇溶剂体系中进行，N-异丙基丙烯酰胺和苯乙烯单体的浓度均为0.06～0.14g/ml；N-异丙基丙烯酰胺与苯乙烯单体摩尔比为3∶1～1∶3。

上述聚合反应的温度为室温至60℃，时间为0.5～2小时；采用300～390nm，125W的紫外光灯辐照引发聚合。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：与目前采用的真空下，210KV，19mA的电子束辐射聚合的方法相比，本发明提供的方法可在常压下，较低的光敏剂浓度及较低的温度下进行，通过紫外光引发聚合制备具有表面温敏性的聚苯乙烯，更为简单方便。本发明的制备方法简便、快捷，易操作，成本低，并能够维持聚苯乙烯培养皿良好的表面透明性。

具体实施方式

以下通过具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

N-异丙基丙烯酰胺接枝聚合制备表面温敏性的聚苯乙烯。首先用3ml的95％乙醇溶解10mg的光敏剂二苯甲酮，溶解后均匀敷于聚苯乙烯(PS)生化培养皿表面，自然晾干。在25ml的锥形瓶中加入0.43g经二次结晶纯化处理的NIPAM单体，再加入7ml的叔丁醇溶剂溶解，配成NIPAM溶液。将配好的溶液均匀敷于PS表面皿，置于紫外灯下50cm距离处，持续照射2小时左右，得到透明、均匀且亲水性较强的略呈黄色的凝胶状膜层。大量水冲洗再晾干后，膜层透明性及亲水性不变。40℃时，温敏聚苯乙烯与水的接触角为62°～68°(纯聚苯乙烯与水的接触角为93°～95°)，23℃时，其接触角减小到44°～50°(纯聚苯乙烯为90°～93°)。

实施例2

N-异丙基丙烯酰胺与苯乙烯单体共聚制备表面温敏性的聚苯乙烯。

按实施例1相同的聚合方法，但是采用两种单体N-异丙基丙烯酰胺与苯乙烯共聚的方式进行，N-异丙基丙烯酰胺与苯乙烯的摩尔比为3∶1，接枝在聚苯乙烯表面的膜层干爽透明，亲水性较好。温敏聚苯乙烯培养皿与水的接触角分别为75°～82°(40℃)和62～70(23℃)。

实施例3

N-异丙基丙烯酰胺与苯乙烯单体多层共聚，制备表面温敏性的聚苯乙烯

按实施例1相同的聚合方法，但是采用不同摩尔比的两种单体N-异丙基丙烯酰胺与苯乙烯共聚的方式，制备多层膜。与聚苯乙烯表面皿直接接触的膜层，N-异丙基丙烯酰胺与苯乙烯的单体摩尔比为1∶3，中间层为1∶1，表面层为3∶1，且中间层和表面层的溶液中分别加入适量光敏剂。与实施例1相同，里层成膜并晾干，然后，依次将中间层溶液、表面层溶液敷于表面皿中，重复光引发聚合过程，形成多层膜。温敏聚苯乙烯表面皿与水的接触角分别为76°～83°(40℃)和66°～72°(23℃)。此例形成的膜层比实施例2的更为均匀，但表面较为粘稠，不易晾干。