[发明专利]一种采用波聚合制备互穿网络智能水凝胶的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料制备技术领域，特别涉及一种采用波聚合制备互穿网络智能水凝胶的方法。

背景技术

智能水凝胶是一类受外界环境微小的物理和化学刺激，如温度、pH值、盐浓度、光、电场、化学物质等，其自身性质就会发生明显改变的高分子水凝胶，也常被称为敏感型水凝胶和刺激响应水凝胶。智能水凝胶的上述特点使其在药物可控释放、分子分离、化学转换器、化学存储器、记忆开关、传感器、酶和细胞的智能固定化、人造肌肉以及调光材料等高新技术领域都有广泛研究与应用前景。

智能水凝胶凝胶强度低的缺点限制了它的实际应用，为提高智能水凝胶的凝胶强度，国内外学者开展了多方面的研究，发现两种或两种以上聚合物通过网络缠结形成互穿网络智能水凝胶，能改善水凝胶的机械性能；同时，互穿网络所特有的强迫作用能促使两种具有不同功能或性能差异很大的聚合物形成稳定的结合，从而又实现组分之间功能或性能的互补。

在传统的互穿网络智能水凝胶的制备过程中，聚合反应在反应器的各个部位同时发生，对放热反应来说会同时释放大量的反应热。为了避免发生暴聚，反应必须在低的单体和引发剂浓度下进行，因此需要长时间持续加热才能合成产物。然而，长时间聚合容易导致聚合物中不同相的分离和偏析，影响产物结构的均匀性和使用性能。虽然也有采用光致聚合工艺制备互穿网络智能水凝胶的报道，但是受到材料的尺寸厚度和光透过性的限制。

考虑到波聚合过程中波温高、反应时间短，有利于线性高分子的自由移动和活化，所以两种聚合物容易相互贯穿、相互缠结，从而提高两者的相容性和体系的稳定性。因此，该专利提供了一种用波聚合技术制备互穿网络聚合物的方法。

波聚合又被称为前端聚合或者前沿聚合，是指利用化学反应自身的放热将单体转化为聚合物的一种聚合方法。单体被引发后发生聚合反应，释放聚合热；热源撤离后，聚合热向周围扩散，引发邻近的单体发生聚合，放出更多的反应热，形成狭窄的热反应区，称为热波；如果热损失不大，热波会自发向未反应区域逐步蔓延，直到所有原料全部聚合。

波聚合已经被用于制备功能梯度材料、热致变色复合材料、胺固化环氧树脂与自由基固化二丙烯酸盐的全互穿网络聚合物，但目前尚未发现波聚合法制备互穿网络智能水凝胶材料的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用波聚合制备互穿网络智能水凝胶的方法，解决了现有技术存在的聚合时间长、相分离、能耗高的问题。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：

(1)将敏感单体和交联剂按一定比例溶于有机溶剂中，配成均匀溶液，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺与敏感单体的质量比为0.2∶100～1.6∶100；

(2)然后加入线性聚合物，搅拌均匀，线性聚合物的加入量为敏感单体的5～20重量％；最后加入引发剂混合；

(3)混合均匀后移入聚合器中；对聚合器一端加热，引发聚合反应；

(4)反应开始后，撤离热源，聚合反应本身产生的热量向未反应区域扩散，继续引发聚合，直到所有原料全部聚合得到半成品；

(5)半成品经洗涤、干燥，粉碎后得到互穿网络智能水凝胶。

作为优选的技术方案，所述的敏感单体为热敏单体N-异丙基丙烯酰胺、N，N’-二甲基丙烯酰胺或pH敏感单体丙烯酸或甲基丙烯酸，或者前述两种单体的混合物，所述敏感单体浓度为35～70重量％。

作为优选的技术方案，所述的有机溶剂为二甲亚砜或者二甲基甲酰胺。

作为优选的技术方案，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚睛、异丙苯

过氧化氢、过氧化苯甲酰中的一种，引发剂为敏感单体用量的0.5～2重量％。

作为优选的技术方案，所述线性聚合物为聚乙烯基吡咯烷酮、甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种。

所述的聚合器直径为50～150mm，高1000mm圆柱形聚合器。

以上述内容为基础，在不脱离本发明基本技术思想的前提下，根据本领域的普通技术知识和手段，对其内容还可以有多种形式的修改、替换或变更。

本发明的优点在于：采用波聚合工艺制备互穿网络水凝胶，反应在高单体和引发剂浓度下进行，反应快、温度高，可有效抑制相分离，得到结构均匀的产品，吸水溶胀饱和时凝胶强度最高可达600Kpa；反应过程不需要外界持续供热，能耗低。

具体实施方式