[发明专利]一种制备季铵盐聚合物网络的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成方法领域，涉及一种胺基-环氧聚合反应与季铵化反应制备季铵盐聚合物网络的方法。 

背景技术

 近几年来，聚合物网络尤其是水凝胶作为越来越重要的生物材料广泛应用于生物技术中。因为水凝胶具有类似于生物组织的结构且能在水中溶胀。目前，有许多种水凝胶应用于载药，细胞传递，组织再生技术中，这些水凝胶在水环境下能对细胞的生长起到了促进作用。但是，在组织再生，器官移植，以及手术后的伤口处理中不可避免的会出现微生物，而凝胶的内部结构又是这些微生物最适宜生长的地方。因此，制备具有生物相容性且具有抗菌性的凝胶越来越受到科学家们的关注。众所周知，季铵盐具有抗菌的性质，Thorsteinsson 等在2003年采用物理凝胶吸收小分子季铵盐, 具有一定的抗菌效果，但是这些凝胶中的季铵盐很容易扩散出去，对皮肤有刺激，而且抗菌效果也不理想。与小分子季铵盐相比，含有季铵盐官能团的聚合物具有释放毒性小，抗菌效果显著的优点， 因此在过去十多年间，科学家们制备了多种抗菌聚合物。Shiyu Fu 等在2010年以带有环氧氯丙烷的季铵盐为交联点制备了季铵盐纤维素凝胶，这种纤维素凝胶具有显著的抗菌功效，而且低毒，可作为非病毒基因载体。而传统自由基聚合方法制备的抗菌性凝胶网络，由于交联结构不规整，应力缺陷较多，因此机械强度不高，无法承受生物体内的挤压冲击，限制了水凝胶在仿生材料，特别是生物膜器件方面的应用。

季铵化反应具有反应条件温和、转化率高、无需催化剂、成本低和较好的官能基团容忍度等优点。胺基-环氧聚合反应是一种高效、简单可靠且具有选择性的化学反应是合成大量大分子化合物的新方法。在温和的条件下可以快速合成各类规整长链的含有多端叔胺基的有机化合物，为设计合成具有复杂结构和功能的含有多端叔胺基的有机化合物化合物提供了新的途径。胺基-环氧聚合反应和季铵化反应相结合，解决了精确控制凝胶交联点数目对凝胶物理性质的影响，并且成功制备了结构规整的两亲性凝胶和多重响应性凝胶，这些研究结果对接下来制备高规整性抗菌性凝胶都有重大意义。

发明内容

技术问题：本发明提供一种通过胺基-环氧聚合反应调节聚合物链连接点的位置和数目，从而得到需要的“设计性”缺陷少且网络结构规整的制备季铵盐聚合物网络的方法。 

技术方案：本发明的制备季铵盐聚合物网络的方法，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叔胺基的聚醚/酯多元醇衍生物R₁(N(CH₃)₂)_x和至少含有两个端卤代基的有机化合物R₂(X)_y，其中R₁为聚醚/酯多元醇链，R₂为聚醚/酯多元醇链或烷基链，X为卤素，x≥3，y≥2，在40~120 ℃的温度下，使加入的反应物溶解分散均匀；

含有多端叔胺基的聚醚/酯多元醇衍生物R₁(N(CH₃)₂)_x和至少含有两个端卤代基的有机化合物R₂(X)_y的摩尔比为100：50 x/y~100：80 x/y；

含有多端叔胺基的聚醚/酯多元醇衍生物R₁(N(CH₃)₂)_x是按照以下方法合成的：先将聚醚/酯多元醇和环氧氯丙烷反应生成多端环氧基聚醚/酯多元醇衍生物，再将多端环氧基聚醚/酯多元醇衍生物与氮，氮二甲基烷基伯胺类有机小分子化合物反应生成多端叔胺基的聚醚/酯多元醇衍生物R₁(N(CH₃)₂)_x；

2）将步骤1）配制的溶液在40～120℃下反应5～24小时，得到季铵盐聚合物网络；

3）将季铵盐聚合物网络取出，放入乙醇溶液中去除残留在聚合物网络中的未反应的反应物，干燥后即得到规整的季铵盐聚合物网络。

本发明方法的优选方案中，步骤1）中合成含有多端叔胺基的聚醚/酯多元醇衍生物R₁(N(CH₃)₂)_x时采用的聚醚/酯多元醇的分子量为200 ~ 20000。