[发明专利]一种星状POSS-PEG-ACRYL大分子聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种星状POSS‑PEG‑ACRYL大分子聚合物及其制备方法和应用。上述大分子聚合物结构如下式所示：本发明提供的星状大分子聚合物POSS‑PEG‑ACRYL可作为交联剂与巯基类官能团化合物发生反应，制备出可降解型、酶敏感型等水凝胶，由于多官能团POSS纳米粒子的引入，可在成胶过程中增加多个交联位点，以有效提高水凝胶的机械性能。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种星状POSS-PEG-ACRYL大分子聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一种分子水平上的纳米杂化材料，分子尺寸在1-3nm之间，由核心的Si-O-Si键组成的无机骨架和外围的有机取代基组成有机-无机杂化结构，外围的有机取代基赋予了POSS良好的分子可设计性。POSS作为一种有效的功能性有机-无机纳米粒子，最初被广泛运用在聚合物增韧、耐温性能、力学性能等改性研究上。通过官能化POSS直接聚合或利用化学反应将POSS结合到聚合物中以及作为纳米添加剂与其他材料共混，可制备多种多样的聚合物/POSS纳米复合材料。POSS的引入能有效降低材料的介电常数，改善材料的热性能、机械性能、耐火性、防水防油性，加工性能、牢固度和透明度等；因此，POSS被认为是一种优良的纳米构筑材料。同时，POSS无毒无味，具有良好的生物相容性，被认为是新一代生物医用材料。但是，POSS的水溶性相对较差。通过在POSS上接枝亲水基团是实现其成为水溶性材料的有效方法之一，从而能更有效的利用其功能，使之在材料方面有着更为广泛的应用前景。

聚乙二醇(PEG)是乙二醇的聚合物，由环氧乙烷与水或乙二醇逐步加成聚合而成，其具有良好的水溶性，是一类长链型大分子聚合物。聚乙二醇与许多有机物组分有良好的相容性，可溶于绝大多数有机溶剂，因其具有生物相容性、对人体无毒、可降解被修饰物抗原性等优点而被广泛应用于蛋白质、多肽类药物及生物医用材料的改性修饰。而聚乙二醇衍生物在聚乙二醇的基础上得到进一步的改善修饰。

水凝胶是以水为分散介质的凝胶。是由具有网状交联结构的水溶性高分子中引入的一部分疏水基团和亲水基团引起，亲水基团与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水部分遇水而膨胀，变成的交联聚合物；是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定形态，吸收大量的水。在应用方面极为广泛。利用PEG水溶性高分子的优点，使PEG可作为制备水凝胶的常用聚合物，制备各类PEG水凝胶。然而传统的PEG水凝胶往往在较低含水量时具有一定的机械性能，而在较高含水量时机械强度显著下降，甚至在极低的压强下就发生碎裂，使其实际应用受到限制，且生物活性较弱，对于进一步的对蛋白质、多肽类药物及生物医用材料的改性修饰，仍然存在挑战。

发明内容

针对水凝胶存在的上述问题，现提供一种星状POSS-PEG-ACRYL大分子聚合物及其制备方法和应用，以利用聚乙二醇链修饰多面体低聚倍半硅氧烷，并合成POSS-PEG-ACRYL大分子聚合物，以改善POSS的水溶性，并利用POSS的纳米效应提高PEG机械性能。

具体技术方案如下：

本发明的第一个方面是提供一种星状POSS-PEG-ACRYL大分子聚合物，具有这样的特征，其结构如下式所示：

其中，R为

其中，n＝10-50。

本发明的第二个方面是提供一种上述星状POSS-PEG-ACRYL大分子聚合物的制备方法，具有这样的特征，包括如下步骤：

1)、在反应瓶中，将第二反应物、第一溶剂、光引发剂混合形成第一反应液，并将第一反应物溶于第一溶剂后滴入第一反应液中，滴加完毕后在紫外光照射下于20-30℃反应7-13h，水洗分液，水相萃取，合并有机相，水洗、干燥、过滤、浓缩后经沉淀、过滤得第一聚合物；

其中，第一反应物的结构如下式所示：