[发明专利]一种利用本体点击化学体系制备聚合物网络的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成方法领域，涉及一种本体点击化学体系制备聚合物网络的方法。

背景技术

聚合物凝胶网络结构，特别是水凝胶，有着与生物体软组织最为相似性质和具有良好的生物相容性的材料。水凝胶是由亲水性高分子交联而成的三维网络结构具有高的渗透性，在聚合物凝胶网络间隙中，一些代谢产物和氧气小分子物质能够进行信息和物质的传递。正是由于这类聚合物凝胶网络凝胶的智能性，使之有可能在众多的领域得以应用，尤其是在药物缓释和生物组织工程等生物医学领域。人体许多的类似凝胶组织器官在苛刻的动态生理学环境中进行着机械运作。例如，关节软骨在此过程中要承受几十兆帕的机械压力。然而传统的聚合物凝胶网络机械强度低，交联结构不规整，缺陷较多，使其在生物方面的应用受到很大的限制。这对当代的科学家来说，在机械强度上人工合成凝胶和生物体凝胶还存在一定的差距。为了提高聚合物凝胶的机械强度，科学家们经过不懈的努力已经取得了部分进展。如氢键凝胶，纳米复合材料凝胶，双网络结构凝胶等等。这些凝胶展现出令人满意的高强度和低摩擦系数。但是这些方法通常会削弱或者降低原凝胶的某些性能。因此，高强度和生物相容性的多功能聚合物凝胶网络在未来的生物医学领域将有举足轻重的作用。

“点击化学”(click chemistry)，特别是Cu（I）化合物催化末端带有叠氮/炔基团的环加成反应(CuAAC)，具有反应条件温和、转化率高、成本低、高选择性、较好的官能基团容忍度和反应条件温和等优点。近年来，点击化学为设计合成具有复杂结构和功能的高分子化合物提供了新的途径。在化学、生物医药、高分子合成、材料等领域都受到广泛关注。而传统的点击化学反应过程中，配体扩散和配体与金属催化剂结合需要时间。而点击反应只要有金属催化剂与配体存在时即刻就反应，当配体扩散到有金属催化剂的地方迅速反应形成了聚合物凝胶网络，而聚合物凝胶网络的形成阻碍了金属催化剂和配体的进一步扩散，至使发生反应时体系中各点的反应程度不同，特别是凝胶网络里面反应的程度低，使形成的聚合物凝胶网络形成了很多的缺陷，从而使交联网络结构不规整。甚至有些地方存在大颗粒状金属催化剂，从而凝胶网络里面出现大量的大孔缺陷，就是因为这种大孔缺陷的出现，使凝胶网络的机械强度不高，很容易拉断等致命缺点，限制了其应用。

本体点击化学不仅具备点击化学的优点还克服了传统点击化学方法（CuAAC）制备的凝胶网络的缺点。本体点击化学用纳米级金属催化剂和不添加溶剂的特点，杜绝了传统点击化学方法中颗粒较大的金属催化剂是和有机溶剂，大大减少配体扩散和配体与过度金属结合所需要的时间。避免了凝胶网络里面出现大量的大孔缺陷，从而提高了凝胶网络的机械强度。

发明内容

技术问题：本发明提供一种缺陷少且网络结构规整、强度高的利用本体点击化学反应体系制备聚合物网络的方法。

技术方案：本发明中利用本体点击化学反应体系制备聚合物网络的方法，包括以下步骤：

1）在反应器中加入以下反应物：含有三个或三个以上的多端炔基的有机化合物R₁(C≡CH)_x和至少含有两个端叠氮基的有机化合物R₂(N₃)_y，其中R₁，R₂为烷基、含氧的烷基或杂链高分子链，x≥3，y≥2，在0～120℃下，待加入的组分溶解分散均匀后，加入纳米级金属催化剂和配体；

反应物有机化合物R₁(C≡CH)_x、有机化合物R₂(N₃)_y、纳米级金属催化剂和配体的摩尔比为100：50x/y：0.1：0.1～100：80x/y：1：10；

2）将步骤1）配制的溶液在氮气的保护下，在40～120℃下反应1分钟～5小时，得到聚合物网络；

3）将聚合物网络取出，放入乙二胺四乙酸二钠溶液中去除残留在聚合物网络中的纳米级金属催化剂，干燥后即得到规整的聚合物网络。

本发明方法中，步骤1）中的纳米级金属催化剂为铁系、铜系或铼系的纳米级催化剂，如纳米级溴化亚铜、纳米级氯化亚铜、纳米级碘化亚铜，优选纳米级溴化亚铜。