一種pH敏感水凝膠及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種pH敏感水凝膠及其制備方法，屬于高分子材料【技術領域】，其中各組分的重量份組成為聚丙烯酸30~60份、過硫酸銨10~20份、乙烯基吡啶10~20份、丙烯酞胺10~20份，其制備方法是取聚丙烯酸30~60份加入去離子水中配成質量分數為30~40%的溶液，加入過硫酸銨10~20份，常溫靜置1~3h后，加入乙烯基吡啶10~20份，-5~0℃放置30~40min，最后加入丙烯酞胺10~20份，在-5~0℃下攪拌1~2h，靜置即得pH敏感水凝膠；該水凝膠特性質穩定,純度高，溶脹率大,適合在藥物可控緩釋和傳感器等領域的應用，且操作簡單，適于在工業上的大規模生產。
【專利說明】一種pH敏感水凝膠及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種pH敏感水凝膠及其制備方法，屬于高分子材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]水凝膠(hydrogels)是一種親水性但不溶于水的高分子聚合物。它們在水中可迅速溶脹至一平衡體積而仍能保持其形狀和三維空間網絡結構，并在一定的條件下脫水退溶脹，是一類集吸水、保水、緩釋于一體并且發展迅速的功能高分子材料。因其獨特的吸水、保水及仿生特性，水凝膠被廣泛應用于工業、農業、醫藥和生物工程材料領域。
[0003]環境敏感水凝膠為一類能自身感知、處理并可做功而響應外界環境細微變化或刺激的水凝膠。自80年代中期以來，有關研究日趨活躍。所謂外部刺激包括溫度、pH、離子強度、電場、外加應力、光(包括可見光和紫外光)和特異化學物質刺激或幾種刺激的同時作用。環境敏感水凝膠對外界刺激的響應一般表現為體積的變化。1968年Dusek和Patterson作出理論預測，認為水凝膠可發生不連續的體積相變；1978年Tanaka則在研究聚丙烯酰胺凝膠時觀察到這種轉變。現在，大量研究已證實這種變化是不連續的和突躍性的。利用這種特性可將其作為傳感器、執行元件、開關和記憶材料等，并可望在航空、航天、建筑、醫療保健及仿生工程領域得到應用。其中溫敏水凝膠和PH敏感水凝膠在環境響應性高分子材料中獨樹一幟，占據十分重要的位置。而PH敏感性水凝膠已開始應用于油田領域應用于礫石填充。
[0004]具有pH響應性的水凝膠是通過線形聚合物之間交聯或互穿網絡而形成體型大分子網絡結構，網絡中含有可離子化的酸性或堿性基團，隨著介質pH值、離子強度改變，這些基團會發生電離，導致網絡內大分子鏈段間氫鍵的解離，產生不連續的溶脹體積變化。這類水凝膠根據敏感性基團的不同可分為陰離子、陽離子和兩性離子三種類型。
[0005]其中，兩性pH敏感性水凝膠同時含有酸堿基團，如苯磺酸鈉和甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化胺共聚得到的水凝膠，其PH敏感性來源于高分子網絡上的兩種基團離子化，羧基在高pH時離子化，胺在低pH時離子化，故兩性水凝膠在高低pH處均有較大的溶脹比，而在中間PH處其溶脹比較小，與前面兩種不同，它在所有pH范圍均存在溶脹，而不需要存在最低pH要求，同時它對離子強度的變化更敏感。在實際應用中當酶被固定于一種pH敏感性的水凝膠上時，酶與底物的反應會使自身環境的PH值發生改變，導致凝膠膨脹和收縮的實際上的“刺激”是底物的濃度。這種類型的凝膠能用作生物傳感器或作為一種滲透性開關。本發明開發一種兩性PH敏感性水凝膠，相對于CN201310013789.X公開的一種pH和溫度雙重敏感的離子微水凝膠的制備方法存在的性質較不穩定、敏感度較低的缺點，本發明的水凝膠具有性質更穩定，對PH值變化感知靈敏的優點。

【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種pH敏感水凝膠，該水凝膠特性質穩定，純度高，溶脹率大，適合在藥物可控緩釋和傳感器等領域的應用，且操作簡單，適于在工業上的大規模生產。
[0007]為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案是:
一種pH敏感水凝膠，各組分的重量份為:
聚丙烯酸30~60份、過硫酸銨10~20份、乙烯基吡啶10~20份、丙烯酞胺10~20份；聚丙烯酸30~40份、過硫酸銨10-15份、乙烯基吡啶15~20份、丙烯酞胺15~20份；聚丙烯酸50~60份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶15~20份、丙烯酞胺15~20份；聚丙烯酸40~50份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶10-15份、丙烯酞胺15~20份；聚丙烯酸45飛5份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶10-15份、丙烯酞胺10-15份；聚丙烯酸55份、過硫酸銨20份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺10份；聚丙烯酸45份、過硫酸銨15份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺10份。
[0008]本發明的另一個目的是提供一種pH敏感水凝膠的制備方法，包括如下步驟:
按上述比例稱取各物質，將聚丙烯酸加入去離子水中配成質量分數為30-40%的溶液，加入過硫酸銨，常溫靜置f3h后，加入乙烯基吡啶，-5~0°C放置3(T40min，最后加入丙烯酞胺，在_5、°C下攪拌f 2h，靜置即得pH敏感水凝膠。
[0009]本發明相對于現有技術的有益效果是:
本發明提供的PH敏感水凝膠，性質穩定，純度高，溶脹率大，適合在藥物可控緩釋和傳感器等領域的應用；且操作簡單，適于在工業上的大規模生產。
【具體實施方式】
[0010]下面通過實施例對本發明做進一步詳細說明，這些實施例僅用來說明本發明，并不限制本發明的范圍。
[0011]實施例1
一種pH敏感水凝膠，各組分的重量份為:
聚丙烯酸55份、過硫酸銨20份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺10份；
其制備方法，包括以下步驟:
取聚丙烯酸55份加入去離子水中配成質量分數為40%的溶液，加入過硫酸銨20份，常溫靜置3h后，加入乙烯基吡啶10份，0°C放置40min，最后加入丙烯酞胺10份，在0°C下攪拌lh，靜置即得pH敏感水凝膠。
[0012]實施例2
一種pH敏感水凝膠，各組分的重量份為:
聚丙烯酸45份、過硫酸銨15份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺10份；
其制備方法，包括以下步驟:
取聚丙烯酸45份加入去離子水中配成質量分數為30%的溶液，加入過硫酸銨15份，常溫靜置3h后，加入乙烯基吡啶10份，0°C放置40min，最后加入丙烯酞胺10份，在0°C下攪拌lh，靜置即得pH敏感水凝膠。
[0013]實施例3
一種pH敏感水凝膠，各組分的重量份為:
聚丙烯酸30份、過硫酸銨15份、乙烯基吡啶20份、丙烯酞胺20份；
其制備方法，包括以下步驟:取聚丙烯酸30份加入去離子水中配成質量分數為30%的溶液，加入過硫酸銨15份，常溫靜置Ih后，加入乙烯基吡啶20份，_5°C放置40min，最后加入丙烯酞胺20份，在0°C下攪拌lh，靜置即得pH敏感水凝膠。
[0014]實施例4
一種pH敏感水凝膠，各組分的重量份為:
聚丙烯酸50份、過硫酸銨20份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺20份；
其制備方法，包括以下步驟:
取聚丙烯酸50份加入去離子水中配成質量分數為30%的溶液，加入過硫酸銨20份，常溫靜置Ih后，加入乙烯基吡啶10份，0°C放置40min，最后加入丙烯酞胺20份，在0°C下攪拌lh，靜置即得pH敏感水凝膠。
[0015]實施例5
一種pH敏感水凝膠，各組分的重量份為:
聚丙烯酸60份、過硫酸銨15份、乙烯基吡啶15份、丙烯酞胺15份；
其制備方法，包括以下步驟:
取聚丙烯酸60份加入去離子水中配成質量分數為30%的溶液，加入過硫酸銨15份，常溫靜置Ih后，加入乙烯基吡啶15份，0°C放置30min，最后加入丙烯酞胺15份，在(TC下攪拌lh，靜置即得pH敏感水凝膠。
【權利要求】
1.一種pH敏感水凝膠，其特征在于:各組分的重量份為: 聚丙烯酸30~60份、過硫酸銨10~20份、乙烯基吡啶10~20份、丙烯酞胺10~20份。
2.—種pH敏感水凝膠，其特征在于:各組分的重量份為: 聚丙烯酸30~40份、過硫酸銨10-15份、乙烯基吡啶15~20份、丙烯酞胺15~20份。
3.—種pH敏感水凝膠，其特征在于:各組分的重量份為: 聚丙烯酸50~60份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶15~20份、丙烯酞胺15~20份。
4.一種pH敏感水凝膠，其特征在于:各組分的重量份為: 聚丙烯酸40~50份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶10-15份、丙烯酞胺15~20份。
5.一種pH敏感水凝膠，其特征在于:各組分的重量份為: 聚丙烯酸45~55份、過硫酸銨15~20份、乙烯基吡啶10-?5份、丙烯酞胺10-?5份。
6.一種pH敏感水凝膠，其特征在于:各組分的重量份為: 聚丙烯酸55份、過硫酸銨20份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺10份。
7.—種pH敏感水凝膠，其特 征在于:各組分的重量份為: 聚丙烯酸45份、過硫酸銨15份、乙烯基吡啶10份、丙烯酞胺10份。
8.一種制備權利要求1至7任意一項所述的pH敏感水凝膠的方法，其特征在于:包括以下步驟: 按比例稱取各物質的用量，將聚丙烯酸加入去離子水中配成質量分數為30-40%的溶液，加入過硫酸銨，常溫靜置f 3h后，加入乙烯基吡啶，_5、°C放置3(T40min，最后加入丙烯酞胺，在_5、°C下攪拌f 2h，靜置即得pH敏感水凝膠。
【文檔編號】C08F226/06GK103694413SQ201310691896
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優先權日:2013年12月17日
【發明者】蘇潮寧 申請人:蘇潮寧