专利名称：聚(n-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶的合成方法
技术领域：
本发明涉及化学领域的合成方法，具体涉及一种聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒 土复合水凝胶的合成方法。背景材料近年来，有机/无机复合材料成为材料科学领域研究的热点。作为高分子材料的 理想增强材料的凹凸棒土(Attapulgite，ATP)，它属海泡石族，由蒙脱石转化而成，是具有 典型层链状结构的含水镁铝的硅酸盐矿物，是一种天然的一维纳米材料，具有比表面积大、 化学稳定性好、吸附能力强等特征。数十年来，凹凸棒石粘土已在建材、农药、化肥、化工吸 附剂、催化剂、污水处理、印刷、涂料、粘结剂、太阳能、石油、塑料等行业领域具有广泛的应 用。由于凹凸棒土优良的吸附性能，在医药业得到大力发展，以凹凸棒石及类似的矿物作为 药用原料的产品相继出现，并在制剂、药理和临床方面进行了深入的研究。随着生物医学的研究发展，功能性有机/无机复合材料的制备越来越受到人们的 关注。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)凝胶的相转变温度在32°C左右，与人体温度接近， 成为目前生物医学领域研究的焦点。然而PNIPAM作为最常见的温敏性水凝胶其吸水性较 差，平衡溶胀率不高使其应用领域受到限制。因此，改善PNIPAM凝胶的吸水性，提高其溶胀 率具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶的合 成方法，由该合成方法得到的复合水凝胶是在PNIPAM中引入吸附能力强的凹凸棒土，改善 了 PNIPAM的吸水性，并且增大了大孔径，提高了 PNIPAM的溶胀率，有利于对药物的包埋及 吸附，从而拓宽PNIPAM的应用范围。本发明的技术解决方案是该合成方法的步骤如下1、将干燥的凹凸棒土、表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、蒸馏水按质量比 (5-2) 1 (100-200)置于反应器中，磁力搅拌，超声24h，弃去反应器底部沉积物质，上 层稳定的悬浮液先用乙醇再用水离心洗涤至上层清液中滴加0. lmol/L硝酸银溶液无白色 沉淀为止，最后于真空烘箱中70°C烘干，研磨过筛，得到有机改性的凹凸棒土(org-ATP)；2、将上述org-ATP超声分散在蒸馏水中，制得浓度为0. 02-0. 03g/ml的org-ATP 分散液，将0. 1-0. 8ml的凹凸棒土分散液、0. 5-1. 5g N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和10_20mg N-N’亚甲基双丙烯酰胺(MBA)用二次蒸馏水搅拌使其溶解，通氮气20-50min除去体系中的 氧气；3、依N-异丙基丙烯酰胺计，加入其质量的0. 4% -0. 5%的过硫酸铵(SPS)/焦亚 硫酸钠(APS)，将反应器密封，搅拌均勻，放入温度为25°C的恒温水浴槽中，引发聚合，聚合 时间24h ；4、反应结束，将所得凝胶在室温下用蒸馏水浸泡3-5d，每隔6_8h换一次蒸馏水，以除去未反应单体、引发剂，最后得到聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶。
本发明具有以下优点1、解决了传统POTPAM温敏性水凝胶吸水性差、溶胀率低的缺点，从功能单体的选择着手，基于凹凸棒土合成了一系列孔径大、吸附量高的温敏性高分子材料。2、聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶制备方法安全可靠、操作简单， 材料易得，反应条件温和，反应介质为水，后处理简便。
图1为水凝胶在25°C下的溶胀动力学图(ATP与NIPAM质量比为0.0084 1、 0.014 1,0. 0196 1，所制备的水凝胶分别记为PA01、PA02、PA03)。图2为聚(N-异丙基丙烯酰胺)(A)和聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水 凝胶(B)的扫描电镜图(SEM)。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为 是对技术解决方案的限制。实施例1 依以下步骤合成聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶1、将干燥的凹凸棒土、表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、蒸馏水按质量比 5:1: 200置于反应器中，磁力搅拌，超声24h，弃去反应器底部沉积物质，上层稳定的悬 浮液先用乙醇再用水离心洗涤至上层清液中滴加0. lmol/L硝酸银溶液无白色沉淀为止， 最后于真空烘箱中70°C烘干，研磨过筛，得到有机改性的凹凸棒土(org-ATP)；2、将上述org-ATP超声分散在蒸馏水中，制得浓度为0. 02g/ml的org-ATP分散 液，将0.8ml的凹凸棒土分散液、0. 5g N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和IOmg N-N'亚甲基双 丙烯酰胺(MBA)用二次蒸馏水搅拌使其溶解，通氮气20min除去体系中的氧气；3、依N-异丙基丙烯酰胺计，加入其质量的0. 4%的过硫酸铵(SPS)/焦亚硫酸 钠(APS)，将反应器密封，搅拌均勻，放入温度为25°C的恒温水浴槽中，引发聚合，聚合时间 24h ；4、反应结束，将所得凝胶在室温下用蒸馏水浸泡3d，每隔6h换一次蒸馏水，以除 去未反应单体、引发剂，最后得到聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶。实施例2 依以下步骤合成聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶1、将干燥的凹凸棒土、表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、蒸馏水按质量比 3.5 1 150置于反应器中，磁力搅拌，超声24h，弃去反应器底部沉积物质，上层稳定的 悬浮液先用乙醇再用水离心洗涤至上层清液中滴加0. lmol/L硝酸银溶液无白色沉淀为 止，最后于真空烘箱中70°C烘干，研磨过筛，得到有机改性的凹凸棒土(org-ATP)；2、将上述org-ATP超声分散在蒸馏水中，制得浓度为0. 025g/ml的org-ATP分散 液，将0. 5ml的凹凸棒土分散液、l.Og N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和15mg N_N’亚甲基双 丙烯酰胺(MBA)用二次蒸馏水搅拌使其溶解，通氮气35min除去体系中的氧气；3、依N-异丙基丙烯酰胺计，加入其质量的0.45%的过硫酸铵(SPS)/焦亚硫酸 钠(APS)，将反应器密封，搅拌均勻，放入温度为25°C的恒温水浴槽中，引发聚合，聚合时间 24h ；
4、反应结束，将所得凝胶在室温下用蒸馏水浸泡4d，每隔7h换一次蒸馏水，以除去未反应单体、引发剂，最后得到聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶。实施例3 依以下步骤合成聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶1、将干燥的凹凸棒土、表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、蒸馏水按质量比 2:1: 100置于反应器中，磁力搅拌，超声24h，弃去反应器底部沉积物质，上层稳定的悬 浮液先用乙醇再用水离心洗涤至上层清液中滴加0. lmol/L硝酸银溶液无白色沉淀为止， 最后于真空烘箱中70°C烘干，研磨过筛，得到有机改性的凹凸棒土(org-ATP)；2、将上述org-ATP超声分散在蒸馏水中，制得浓度为0. 03g/ml的org-ATP分散 液，将0. Iml的凹凸棒土分散液、1. 5g N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和20mg N_N’亚甲基双 丙烯酰胺(MBA)用二次蒸馏水搅拌使其溶解，通氮气50min除去体系中的氧气；3、依N-异丙基丙烯酰胺计，加入其质量的0. 5 %的过硫酸铵(SPS)/焦亚硫酸 钠(APS)，将反应器密封，搅拌均勻，放入温度为25°C的恒温水浴槽中，引发聚合，聚合时间 24h ；4、反应结束，将所得凝胶在室温下用蒸馏水浸泡5d，每隔8h换一次蒸馏水，以除 去未反应单体、引发剂，最后得到聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶。从图1中可以看出复合水凝胶与均聚PNIPAM水凝胶相比，凹土的加入明显地提 高了 POTPAM的吸水溶胀率(SR)，随着凹土含量的增加，复合水凝胶的溶胀率先增大显著后 变化较小；从图2中可以看出=POTPAM水凝胶内有浅而封闭的孔洞，但复合水凝胶存在着明 显的通道结构，这样为水分子进出提供了路径，从而有利于水分子的扩散。
权利要求
聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶的合成方法，其特征在于该合成方法的步骤如下(1)、将干燥的凹凸棒土、表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、蒸馏水按质量比(5-2)∶1∶(100-200)置于反应器中，磁力搅拌，超声24h，弃去反应器底部沉积物质，上层稳定的悬浮液先用乙醇再用水离心洗涤至上层清液中滴加0.1mol/L硝酸银溶液无白色沉淀为止，最后于真空烘箱中70℃烘干，研磨过筛，得到有机改性的凹凸棒土(org-ATP)；(2)、将上述org-ATP超声分散在蒸馏水中，制得浓度为0.02-0.03g/ml的org-ATP分散液，将0.1-0.8ml的凹凸棒土分散液、0.5-1.5g N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和10-20mgN-N’亚甲基双丙烯酰胺(MBA)用二次蒸馏水搅拌使其溶解，通氮气20-50min除去体系中的氧气；(3)、依N-异丙基丙烯酰胺计，加入其质量的0.4％-0.5％的过硫酸铵(SPS)/焦亚硫酸钠(APS)，将反应器密封，搅拌均匀，放入温度为25℃的恒温水浴槽中，引发聚合，聚合时间24h；(4)、反应结束，将所得凝胶在室温下用蒸馏水浸泡3-5d，每隔6-8h换一次蒸馏水，以除去未反应单体、引发剂，最后得到聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶。
全文摘要
本发明公开聚(N-异丙基丙烯酰胺)/凹凸棒土复合水凝胶的合成方法，凹凸棒土、十六烷基三甲基溴化铵、蒸馏水质量比(5-2)∶1∶(100-200)置于反应器超声24h，上层悬浮液乙醇、水洗涤，70℃烘干得改性凹土；改性凹土分散在蒸馏水中制浓度0.02-0.03g/ml分散液，0.1-0.8ml凹土分散液、0.5-1.5g N-异丙基丙烯酰胺和10-20mg N-N’亚甲基双丙烯酰胺蒸馏水溶解，通氮气20-50min；加入N-异丙基丙烯酰胺质量0.4-0.5％的过硫酸铵/焦亚硫酸钠，25℃恒温水浴引发聚合24h得凝胶；凝胶室温蒸馏水浸泡3-5d，得复合水凝胶。该复合水凝胶在PNIPAM中引入凹凸棒土，改善PNIPAM的吸水性和孔径，提高溶胀率，有利于对药物的包埋及吸附。
文档编号C08F222/38GK101812157SQ20101014250
公开日2010年8月25日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者仲慧, 张莉莉, 徐继明, 沈启程, 王宇峰, 程志鹏, 陈赛博 申请人:淮阴师范学院