[发明专利]一种表面亲水性硅橡胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机硅材料领域，涉及一种表面亲水性硅橡胶的制备方法，其主要应用领域包括生物医用、分析分离等。

技术背景

硅橡胶由于结构等特点，具有高透氧性，良好的机械性能、优良的耐热性、电绝缘性、耐臭氧、耐候性、耐化学腐蚀性、耐寒性，生理惰性等优点，应用越来越广泛，其中在医学上可用作印模材料、全口义齿修复材料、修复较大面积气管壁缺损的框架、注入式硅橡胶面部充填假体、鼻假体、气囊状硅橡胶肺假体、防噪声耳塞、胃管、电子耳蜗电极、埋植剂、镍钛记忆合金硅橡胶可复性输卵管避孕栓、头颈部血管标本灌注材料。另外，还可以在硅橡胶膜上种植大鼠纤维环细胞、将硅橡胶复合套管用在断路器电容器上、用硅橡胶气囊代替金属芯模用于复合材料的成型等等诸多领域。

最近几年，由于石油价格不断攀升，使得以石油为基础的原料价格上涨，而硅橡胶与石油依存度很低，传统概念上硅橡胶是一种特种橡胶，价格昂贵，这一观点现在已改变，今后只要性能满足要求，用硅橡胶替代通用橡胶是一种趋势。硅橡胶技术正向高性能、多功能和复合化方向发展，开发新型填料及其复合技术、改变合成工艺及物理化学等技术，可提高硅橡胶原有性能，同时改善成型加工性能，开发多功能环保型硅橡胶材料是当今硅橡胶改性技术发展的方向。从室温硫化硅橡胶角度来看，除现在的技术和产品外重点发展：氟硅胶粘剂、低模量单组份RTV胶粘剂、阻燃硅橡胶胶粘剂、新型硫化体系的单组份RTV胶粘剂、加成型硅橡胶胶粘剂、有机硅压敏胶胶粘剂等。

在医学领域，硅橡胶用途广泛，但是由于硅橡胶本身的局限性，存在一些缺点：如强度较低，耐油、耐溶剂和耐酸碱性差，较难硫化。另外，硅橡胶和生物植入体材料一样易于细菌粘附和感染。所以，近年来硅橡胶的改性研究越来越引起人们的关注，这对提高硅橡胶的性能，扩大硅橡胶的应用领域具有积极的作用。

目前对硅橡胶改性的方法包括：电晕放电处理，等离子体处理，臭氧活化接枝，硅氢加成法，辐射接枝聚合物法，光化学诱导接枝聚合物法，但是通过这些方法在表面接枝的聚合物层不均匀，Xiao研究组采用自由基引发的聚丙酰胺化学改性，使改性后的硅橡胶亲水性可保持在1个月左右，且对酶的不可逆吸附较之原始的硅橡胶的吸附显著减少，但亲水性尚不能永久保持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是制备表面接枝均匀、亲水性性能优异的表面亲水性硅橡胶的制备方法。

一种表面亲水性硅橡胶的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）室温硫化硅橡胶的制备

采用现有方法制备室温硫化硅橡胶，如将羟基封端聚二甲基硅氧烷加入到装有电动搅拌器的三颈烧瓶中，80-100℃真空脱水1-3h，加入5%-7%的硅烷交联剂，通N₂搅拌均匀后，加入0.05%-0.1%的二月桂酸二丁基锡，通N₂搅拌反应15-30min，结束后真空脱气注入模具中，室温固化7-10天。

（2）硅橡胶表面活化

采用现有方法活化硅橡胶表面，如将室温硫化硅橡胶加入到反应容器中，浸泡在质量分数为5%-10%的稀盐酸溶液中4-8h，反应结束后超声洗涤真空干燥或将室温硫化硅橡胶在紫外光下照射5-10min，使硅橡胶表面活化。

（3）引发剂修饰硅橡胶表面

将步骤（2）中表面活化的硅橡胶片加入到干燥的反应瓶中，加入非极性有机溶剂，缚酸剂，在冰浴下搅拌，滴加引发剂和非极性溶剂的混合溶液，滴完后撤去冰浴；在室温下搅拌反应0.5-1h，结束后超声洗涤，真空干燥，以获得表面引发剂修饰的硅橡胶。

（4）硅橡胶表面接枝

将步骤（3）中制备的带有表面引发剂的硅橡胶片，CuCl，2,2′-联吡啶（bpy），加入经烤瓶抽真空-通氮气的反应瓶中，然后加入亲水性单体，其中摩尔比为：n（CuCl）：n（2,2′-联吡啶）：n（单体）=1：3：140~330，加入体积比为1~2.5:1的丙酮、水混合溶剂，在40-60℃下反应4h-24h，结束后超声洗涤真空干燥，得表面接枝亲水性聚合物的硅橡胶。

所述步骤（1）中的硅烷交联剂为甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等中的一种或几种。

所述步骤（3）中的非极性溶剂为乙酸乙酯、甲苯、丙酮等中的一种；缚酸剂为有机胺类，如二乙胺、三乙胺等中的一种。

所述步骤（3）中的引发剂为α-溴代异丁酰溴、α-溴代丙酰溴、α-溴代丙酰氯、α-溴代异丁酰氯等含有两个卤原子的酰溴或酰氯。