一種磁性丙烯酰胺類水凝膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水凝膠及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種磁性丙烯酰胺類水凝膠及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁性水凝膠具有水凝膠聚合物和無機(jī)磁性粒子的雙重優(yōu)點(diǎn)，因而在生物醫(yī)學(xué)、非 線性光學(xué)材料、材料科學(xué)、環(huán)保、生物工程、電化顯示器、分子器件、電磁屏蔽、微波吸收等領(lǐng) 域有著廣泛應(yīng)用。尤其是磁性粒子在生物醫(yī)學(xué)上已研宄并應(yīng)用于磁熱療、藥物輸送、磁共振 成像等，但是由于磁性粒子粒徑太小，表面能高，容易聚集，且常見的磁性粒子Fe 304表面呈 疏水性，因此可采用親水性水凝膠包覆以應(yīng)用于體內(nèi)。聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPA)是最 典型的，也是研宄和應(yīng)用最廣的水凝膠，其體積相轉(zhuǎn)變溫度（VPTT)為32°C，較為接近人體 體溫，這使得它在酶的固定化、藥物的控制釋放、生物醫(yī)用材料和生物分子分離提純等領(lǐng)域 應(yīng)用廣泛。
[0003] N-叔丁基丙烯酰胺（NtBAM)與NIPA結(jié)構(gòu)類似，都能生成溫度響應(yīng)性的聚合物，即 具有溫度敏感性。與NIPA相比，NtBAM的酰胺基團(tuán)末端為叔丁基，而NIPA為異丙基，兩者 相比起來，生物性能相近，但NtBAM末端體積更大，在與NIPA相同情況形成納米水凝膠時(shí)， NtBAM形成的納米水凝膠粒徑更小、易于控制。由于NtBAM水凝膠粒徑更小，應(yīng)用到人體內(nèi) 部時(shí)，不容易聚集堵塞毛細(xì)管或組織，因此有相對(duì)較好的生物相容性，更適合于應(yīng)用到生命 科學(xué)中。目前已有很多研宄者致力于聚N-叔丁基丙烯酰胺（NtBAM)水凝膠的研宄。如美 國的 Atsushi Narumi 等人在水中合成出 PNtBAM(Atsushi Narumi，Yudai Kimura，Seigou Kawaguchi. Colloid Polym Sci. 2012, 290, 379-384)。更多的研宄者在探索 NtBAM 復(fù)合水 凝膠或共聚水凝膠的性質(zhì)及用途，如：M. Teresa Garay等人合成出PNtBAM與PAAc互穿水 凝膠，并討論了溶劑對(duì)其的影響（M. Teresa Garay, Leire Ruiz, J.Ram6n Marin, J. Manuel Laza, Matilde Rodriguez, Luis M.Leon. Colloid Polym Sci.2010,288, 1593-1599)； G6khan Demirel等人針對(duì)牛血清白蛋白制備出P(NtBAM-c〇-AAm/MA)印記離子共聚水 凝膠，該水凝膠對(duì)溫度和pH具有雙重敏感（G6khan Demire, G6l<gen GzcjcUn, Eylem Turan, Tuncer Caykara. Macromol. Biosci. ? 2005, 5, 1032-1037)。也有研宄者將 NtBAM應(yīng)用 于合成磁性水凝膠，如Tuncer Caykara等人利用FeCl3 *61120和FeS04 *71120共沉淀法在制備 出的 P(NtBAM-co-AAm)水凝膠內(nèi)部原位合成出 Fe304粒子（Tuncer Caykara, Done Y6riik, Serkan Demirci. Journal of Applied Polymer Science D0I. 2009, 112,800-804)。
[0004] 目前，使用P (NtBAM-C〇-AAC)作為磁性水凝膠的包覆層材料，以及僅使用 FeS0 4 ? 7H20在以NtBAM為原料的水凝膠內(nèi)原位氧化還原合成Fe304粒子的方法尚未見之報(bào) 道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種磁性丙烯酰胺類水凝膠及其制備方法，該 磁性水凝膠比傳統(tǒng)包覆Fe 304粒子復(fù)合物具有更好尺寸可控性、單分散性，由于單個(gè)水凝膠 內(nèi)部可包含多個(gè)Fe30 4晶體粒子，磁性也更優(yōu)異；制備方法工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保。
[0006] 本發(fā)明的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠，所述水凝膠由聚（N-叔丁基丙稀酰 胺-co-丙烯酸）P(NtBAM-c〇-AAc)包覆Fe 304粒子得到的。
[0007] 所述P (NtBAM-co-AAc)包括重復(fù)單元A和重復(fù)單元B;其中A的結(jié)構(gòu)式為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種磁性丙烯酰胺類水凝膠，其特征在于，所述水凝膠由聚（N-叔丁基丙稀酰 胺-co-丙烯酸）P(NtBAM-c〇-AAc)包覆Fe304粒子得到的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠，其特征在于，所述 P(NtBAM-co-AAc)包括重復(fù)單元A和重復(fù)單元B;其中A的結(jié)構(gòu)式為
B結(jié)構(gòu)式
3. -種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，包括： (1) 將單體N-叔丁基丙烯酰胺、單體丙烯酸、乳化劑和交聯(lián)劑溶于去離子水中，在 氮?dú)夥諊拢?5-40°C條件下，攪拌，升溫至60-90°C，保溫，然后加入引發(fā)劑，繼續(xù)反應(yīng) 0. 5-10h，透析，即得共聚納米水凝膠；其中，單體丙烯酸占單體總摩爾量的5% -50% ; (2) 將上述共聚納米水凝膠調(diào)pH至5. 5±1. 5,加入FeS04 ? 7H20,在N2氛圍下攪拌 4-24h，透析0. 5-5h，N2氛圍下攪拌2~4h，加入NaNO2溶液和NH3 ?H20,反應(yīng)2-10h，透 析處理即得磁性納米水凝膠；其中，F(xiàn)eS04 ? 7H20的加入量為共聚納米水凝膠質(zhì)量總和的 0? 01% -10%〇
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，其特征在于，所述 步驟（1)中單體N-叔丁基丙烯酰胺和單體丙烯酸的總量為0. 5~5g。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，其特征在于，所述 步驟（1)中乳化劑為十二烷基硫酸鈉，加入量為單體質(zhì)量總和的0. 1% -20%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，其特征在于，所述 步驟（1)中交聯(lián)劑為N，N' -亞甲基雙丙烯酰胺，加入量為單體質(zhì)量總和的1% -30%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，其特征在于，所述 步驟（1)中引發(fā)劑為過硫酸銨，加入量為單體質(zhì)量總和的0. 1% -10%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，其特征在于，所述 步驟（1)中攪拌時(shí)間為30-120min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，其特征在于，所述 步驟（1)中保溫時(shí)間為30-60min。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，其特征在于，所述 步驟（2)中NaN02的加入量為共聚納米水凝膠質(zhì)量總和的0.001%-1% ;氨水的加入量為 共聚納米水凝膠質(zhì)量總和的1% -25%。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種磁性丙烯酰胺類水凝膠的制備方法，其特征在于，所述 步驟（1)和步驟（2)中透析為采用去離子水浸泡4-8天，每天換兩次水，所用透析袋的截留 分子量為8000-14000。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磁性丙烯酰胺類水凝膠及其制備方法，水凝膠由聚(N-叔丁基丙稀酰胺-co-丙烯酸)P(NtBAM-co-AAc)包覆Fe3O4粒子而得。制備方法包括：(1)將單體N-叔丁基丙烯酰胺、單體丙烯酸、乳化劑和交聯(lián)劑溶于去離子水中，在氮?dú)夥諊?，?5-40℃下，攪拌，然后升溫至60-90℃，保溫后加入引發(fā)劑，反應(yīng)0.5-10h，透析，即得共聚納米水凝膠；(2)將共聚納米水凝膠調(diào)pH，加入FeSO4·7H2O攪拌，透析，加入NaNO2和NH3·H2O，反應(yīng)后透析處理即得。本發(fā)明比傳統(tǒng)包覆Fe3O4粒子復(fù)合物具有更好尺寸可控性、單分散性，磁性也更優(yōu)異；制備方法工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保。
【IPC分類】C08L33-24, C08K3-22, C08F220-54, C08F222-38, C08F220-06
【公開號(hào)】CN104845006
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510236288
【發(fā)明人】魯希華, 馬天澤, 趙迪, 李雪婷, 劉維伊
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日