[发明专利]一种红粉接枝聚丙烯酸水凝胶及其制备方法

说明书

一种红粉接枝聚丙烯酸水凝胶，是由红粉‑g‑N,N‑亚甲基丙烯酰胺的大分子单体和丙烯酸单体通过自由基共聚反应化合而成或者由红粉‑g‑N,N‑亚甲基丙烯酰胺的大分子单体和聚丙烯酸预聚体通过自由基共聚反应化合而成；其能对于环境pH值的刺激产生响应，同时其具有优异的膨胀性能、抗氧化性能、耐盐性以及生物相容性。同时公开了一种红粉接枝聚丙烯酸水凝胶的制备方法，该方法简单易行、安全系数高、生产效率高，具有良好的发展前景。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶及其制备方法，具体为一种红粉接枝聚丙烯酸水凝胶及其制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

水凝胶是一种高分子网络体系，性质柔软，能吸收大量的水且能保持一定的形状，是由具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基制备得到的，其中亲水残基与水分子结合可将水分子连接在网状内部，而疏水残基则会使体系遇水膨胀。根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH等的变化不敏感，而环境敏感的水凝胶是指自身能感知外界环境(如温度、pH、光、电、压力等)微小的变化或刺激，并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。此类凝胶的突出特点是在对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化，利用这种刺激响应特性可将其用做传感器、控释开关等。

现有技术中，环境敏感型水凝胶已被广泛应用于各个领域，如制作人造肌肉、化学阀门等。此外，环境敏感水凝胶还是开发自我调节药物输送系统的理想选择，其可以保护药物免受不利环境的影响。例如胃中的酶和低pH的环境常常不利于某些药物的应用，而水凝胶可以通过响应环境刺激改变凝胶结构来控制药物释放，利用水凝胶在低pH值的环境下收缩、高pH值的环境下膨胀的特点，使得水凝胶在胃中收缩从而避免药物释放，待进入肠道体系水凝胶膨胀进而控制药物释放。

虽然，目前关于环境敏感型水凝胶的研究已经较为广泛，但是现有技术中的环境敏感水凝胶仍存在明显缺陷。具体表现为，其对于环境刺激的响应时间太长，灵敏度低，不能及时针对环境变化作出响应。并且，现有技术中的环境敏感性水凝胶，其物理机械性能比较差，为满足使用要求必需增加材料的厚度，而厚度增加会造成其灵敏度低，对于环境变化的响应时间增长。

由于现有技术中的环境敏感型水凝胶存在上述缺陷，所以需要提供一种新型的环境敏感型水凝胶，可以实现快速响应，从而解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明提供一种红粉接枝聚丙烯酸水凝胶及其制备方法，具有对PH值刺激的响应性，灵敏度高，响应快。

一种红粉接枝聚丙烯酸水凝胶，其特征在于，所述红粉接枝聚丙烯酸水凝胶由红粉-g-N，N-亚甲基双丙烯酰胺的大分子单体和丙烯酸单体通过自由基共聚反应化合而成或者由红粉-g-N，N-亚甲基双丙烯酰胺的大分子单体和聚丙烯酸预聚体通过自由基共聚反应化合而成；所述红粉-g-N，N-亚甲基双丙烯酰胺大分子单体由红粉与N，N-亚甲基双丙烯酰胺通过接枝反应合成。

优选的，所述红粉的芳香环结构以碳碳键连接。

一种红粉接枝聚丙烯酸水凝胶的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)制备红粉-g-N，N-亚甲基双丙烯酰胺大分子单体：

①分别称取红粉和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，备用；

②配制乙醇和水的混合溶剂，并将称量好的红粉和N，N-亚甲基双丙烯酰胺加入混合溶剂中搅拌均匀；

③再加入引发剂，进行接枝反应，制备得到红粉-g-N，N-亚甲基双丙烯酰胺大分子单体溶液；

(2)制备红粉接枝聚丙烯酸水凝胶：

a、量取丙烯酸或聚丙烯酸预聚体，备用；

b、称取引发剂和交联剂，备用；