[发明专利]一种接枝共聚物和接枝共聚物/银纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料的合成与制备领域，提供一种接枝共聚物和接枝共聚物/银纳米复合材料及其制备方法，该接枝共聚物以聚乙烯醇或乙烯‑乙烯醇共聚物为主链，以聚异丁烯为支链；所述主链和支链通过接枝方式键接；所述接枝共聚物的绝对重均分子量为80kg/mol～700kg/mol，以所述接枝共聚物总质量为100％计，作为支链的所述聚异丁烯的质量百分含量为15％～95％，接枝密度为0.2％～19％。本发明实现了支链的数目及其支链分子量的有效控制，复合材料膜的水接触角为28°～110°，亲/疏水性可调，具有抗菌性、生物相容性及细胞无毒性。

技术领域

本发明涉及高分子材料的合成与制备领域，更具体地，涉及一种聚乙烯醇或乙烯-乙烯醇共聚物与聚异丁烯的接枝共聚物和接枝共聚物/银纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们对绿色环保与健康的日益重视，对生物医用高分子材料的研究与应用越来越广泛。生物医用高分子材料的性能与其结构密切相关，因此制备各种不同结构的生物无毒、生物相容性的医用高分子材料，是极其重要的技术。

聚异丁烯(PIB)是一种只含有碳和氢的非极性合成高分子，具有优良的气密性、水密性、热稳定性、耐老化性、耐酸碱性、化学稳定性、生物相容性和非炎性，应用在汽车内胎或者轮胎气密层、热塑弹性体的抗冲击添加剂、油品添加剂、润滑剂、粘合剂、密封剂、口香糖基料以及生物医用材料等领域。

聚乙烯醇(PVA)是一种重要的商业聚合物，目前作为透明性薄膜，胶黏剂等有广泛应用。聚乙烯醇具有良好的气密性、亲水性、生物相容性、生物无毒性和机械性能，在药物载体与药物、食品包装领域的潜在应用引起了人们很大的研究兴趣，但聚乙烯醇存在抗湿性差、易溶于水、尺寸稳定性差、无韧性、无抗菌性等方面的不足，因此，对聚乙烯醇材料的共聚改性也引起了研究者的关注。

接枝共聚物一直是高分子合成及材料高性能化的重要方向之一。目前，常用的接枝共聚物的合成方法主要有三种：(1)接出接枝法(grafting from)；(2)接入接枝法(grafting onto)；(3)大分子单体法(macromonomer)参见：Hadjichristidis N,Iatrou H,Pitsikalis M.Prog.Polym.Sci.,2006,31(12):1068～1132。现有技术中，通过“graftingonto”的方法将聚苯乙烯支链或聚乙烯基甲醚支链接到聚乙烯醇主链上，虽可合成相应的接枝共聚物，但接枝反应效率不高，接枝效率最高仅为67％，接枝密度及支链长短无法控制，且易产生均聚物聚苯乙烯或聚乙烯基醚等。聚乙烯醇-g-聚苯乙烯接枝共聚物为脆性材料，聚乙烯醇-g-聚乙烯基甲醚为水溶性聚合物，两者均不具有生物抗菌性。参见：AoshimaS,IKEDA M,Nakayama K,Kobayashi E,Ohgi H,Sato T.Polym.J.,2001,33(8):610～616；Aoshima S,Segawa Y,Okada Y.J.Polym.Sci.Part A:Polym.Chem.,2001，39,751～755。通过聚四氢呋喃活性链接枝至聚谷氨酸苄酯主链上来制备聚谷氨酸苄酯-g-聚四氢呋喃接枝共聚物，具有低吸水率、高尺寸稳定性及生物无毒性。参见：Guo AR,Yang W X,Yang F,YuR,Wu Y X.Macromolecules,2014,47(16):5450～5461。中国专利文件CN103012802A公开了一种聚肽与聚四氢呋喃接枝共聚物及其制备方法，该发明利用α-氨基酸-N-羧基环内酸酐开环聚合和四氢呋喃开环聚合相结合的方法设计合成以聚肽为主链、以聚四氢呋喃(PTHF)为支链的接枝共聚物，该共聚物中由于PTHF链段的引入可改善材料的抗湿强度和柔韧性。

纳米银(Ag)具有抗菌性。现有技术中，通过戊二醛(GA)蒸汽交联与静电纺丝结合的方法，原位合成了一种含有纳米Ag颗粒的聚乙烯醇纳米纤维复合材料，其中纳米Ag直径为20～46nm，该材料具有杀菌与抑制细菌增长的作用。参见：Destaye AG,Lin C K,Lee CK.ACS Appl.Mater.Interfaces,2013,5(11):4745～4752。