[发明专利]一种可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子薄膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体的合成

(1)2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯的合成即化合物a的合成

2,6-二甲氧基苯胺与5～15％的盐酸混合，冰浴下将亚硝酸钠水溶液快速加入到2,6-二甲氧基苯胺溶液中，10～30分钟后，滴加3,5-二甲氧基苯胺与氢氧化钠的水溶液，反应3天后酸化至pH＝5～6，再搅拌3～6小时，用冰水冷却；过滤并用冰水洗涤沉淀物，所得红色固体即为2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯；其中2,6-二甲氧基苯胺与盐酸的摩尔比为1:0.8～1.5；2,6-二甲氧基苯胺与亚硝酸钠、3,5-二甲氧基苯胺的摩尔比为1:0.8～1.2:0.8～1.2；3,5-二甲氧基苯胺与氢氧化钠的摩尔比为1:1.1～5；

(2)4-(丙烯酰胺)苯甲酸即化合物b的合成

在反应瓶中加入4-氨基苯甲酸，加入溶剂N,N-二甲基甲酰胺和吡啶，溶液冷却至0～5℃；向上述溶液中加入丙烯酰氯，搅拌反应2～5小时；将混合物倒入水中，过滤，滤饼用水和乙醚洗涤，所得白色固体即为4-(丙烯酰胺)苯甲酸；其中4-氨基苯甲酸与丙烯酰氯的摩尔比为1:1～2；

(3)四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体即化合物c的合成

氮气氛围下，在反应容器中加入4-(丙烯酰胺)苯甲酸、2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯，无水溶剂N,N-二甲基甲酰胺，搅拌溶解；冰浴下，加入4-二甲氨基吡啶和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，常温反应12～30小时；减压蒸馏除去溶剂，经柱层析分离得到红色固体即所述四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体；其中2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯与4-(丙烯酰胺)苯甲酸、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1.0～1.2:0.02～0.1；2,6,2′,6′-四甲氧基-(4-羟基)偶氮苯与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:1～3；

步骤2：β-环糊精功能化丙烯酰胺的合成

(1)6-对甲基苯磺酸-β-环糊精即化合物d的合成

机械搅拌下，β-环糊精悬浮于水中，滴加冷却至室温的氢氧化钠水溶液并搅拌0.5～2小时，将对甲基苯磺酰氯的乙腈溶液用恒压漏斗以1～3秒/滴的速度滴入所述溶液中，滴加完毕后继续搅拌2～4小时；过滤所得的滤液用0.5～3mol/L的盐酸调节pH＝7～8，0～5℃冷藏10～15小时，过滤，滤饼用水重结晶，所得白色固体即为6-对甲基苯磺酸-β-环糊精；其中，β-环糊精与氢氧化钠、对甲基苯磺酰氯的摩尔比为1:2～4:0.8～1.5；

(2)6-氨基-β-环糊精即化合物e的合成

在反应瓶中加入6-对甲基苯磺酸-β-环糊精和氨水，50～65℃加热回流反应3～5天；将反应液滴加到丙酮中沉淀，过滤，滤饼用水:甲醇＝2～4:1混合溶液溶解，再次滴入丙酮中沉淀，过滤所得的白色固体即为6-氨基-β-环糊精；

(3)β-环糊精功能化丙烯酰胺即化合物f的合成

6-氨基-β-环糊精溶于碳酸氢钠水溶液中，用氢氧化钠固体调节溶液的pH＝8～10；0～5℃下加丙烯酰氯到所述溶液中，搅拌反应2～5小时；之后，将溶液蒸发至总体积的10～40％，滴加到丙酮中沉淀，通过离心收集沉淀，固体干燥后用N,N-二甲基甲酰胺:甲醇＝1:0.8～2混合溶液溶解，离心，所得上清液再滴入丙酮中沉淀，离心并用丙酮洗涤产物，即得β-环糊精功能化丙烯酰胺；其中6-氨基-β-环糊精与碳酸氢钠、丙烯酰氯的摩尔比为1:10～15:1～3；

步骤3：可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子水凝胶的合成

将β-环糊精功能化丙烯酰胺和四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体在水中混合，常温及黑暗中搅拌0.5～12小时；加入丙烯酰胺和反应引发剂2,2'-氮杂双(2-咪唑啉)二盐酸盐，30～50℃下搅拌2～10小时得到红色水凝胶；用丙酮洗涤后即得可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子水凝胶；其中四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体和β-环糊精功能化丙烯酰胺的摩尔比为1:0.8～1.5；四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体与丙烯酰胺的摩尔比为1:100～200；四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体与2,2'-氮杂双(2-咪唑啉)二盐酸盐的摩尔比为1:0.5～2；式中m代表四邻甲氧基偶氮苯功能化丙烯酰胺单体的量，n代表β-环糊精功能化丙烯酰胺的量，l代表丙烯酰胺的量，m:n:l＝1:1:100～500；

步骤4：可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子薄膜的制备

将步骤3所得水凝胶置于水中，45～70℃下充分搅拌并溶胀均匀，制成5～30％的凝胶溶液，冷却到室温后，滴涂到干净的玻璃片上，待水分自然挥发干后，即得可见光刺激响应的聚丙烯酰胺超分子薄膜。