CN105348434A - 一种表面形貌和性能可控的响应性共聚物膜 - Google Patents
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Abstract
一种表面形貌和性能可控的响应性共聚物膜，属于功能高分子材料领域。本发明首先以聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)为第一、二单体，再与第三单体，如甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸叔丁酯(BMA)等为共聚单体，采用自由基聚合法，改变单体的配比合成一系列具有响应性的三元无规共聚物；通过溶剂挥发法，将共聚物制备成膜。本发明得到了表面形貌和性能可控的响应性共聚物膜，有望作为智能响应性材料应用于组织工程和医用材料等领域。
Description
技术领域
一种表面形貌和性能可控的响应性共聚物膜，属于功能高分子材料领域。
背景技术
20世纪80年代中期问世的响应性聚合物膜材料使得人们能够通过外界刺激来调控膜的各种性能。其中，通过外界刺激来调控聚合物膜材料的表面浸润性引起了极大关注，在物质分离、微流控系统、生物医学和组织工程等领域具有重要的潜在应用价值。这种浸润性的响应主要是由于聚合物膜中含有响应性分子，可以在光、热、电、磁场和pH等外界刺激下带来膜表面浸润性的变化。另一方面，膜表面的粗糙度同样可以改变其表面浸润性。因此，如果将响应性膜材料与合适的表面粗糙度相结合，有望拓宽响应性膜的应用范围。
pH值是常见的外界刺激因素之一，pH响应性聚合物大多包含可离子化的基团，随着环境pH值的变化，基团的离子化程度发生变化,致使高分子链的构象发生相应变化，从而达到表面可控。甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)中的叔胺结构在一定条件下可以质子化(去质子化)，因而具有良好的pH响应性。
本发明首先甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)为第一、二单体，再与第三单体，如甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸叔丁酯(BMA)等为共聚单体，采用自由基聚合法，改变单体的配比合成一系列具有响应性的三元无规共聚物。通过溶剂挥发法，可将共聚物制备成膜，改变成膜溶剂的种类，可以调控膜的浸润性及表面形貌。这种新颖的改变膜表面粗糙度、浸润性以及结构的做法，简单方便，可重复性强，适用于实际生产与应用。本发明制备得到的表面形貌和性能可控的响应性共聚物膜，有望作为智能响应性材料应用于组织工程材料和医用材料等领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面形貌和性能可控的响应性共聚物膜。
本发明的技术方案：一种响应性共聚物，首先甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)为第一、二单体，再与第三单体，如甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸叔丁酯(BMA)等为共聚单体，采用自由基聚合法，改变单体的配比合成一系列具有响应性的三元无规共聚物。
以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为第三单体时，所得共聚物的结构为：
n＝5-6，x＝6～15；y＝9～30；z＝40～70，表示成PEDM。
以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为第三单体时，所得共聚物的结构为：
n＝5-6，x＝6～50；y＝9～30；z＝40～70，表示成PEDG。
以苯乙烯(St)为第三单体时，所得共聚物的结构为：
n＝5-6，x＝6～15；y＝1～30；z＝4～70，表示成PEDS。
以甲基丙烯酸叔丁酯(BMA)为第三单体时，所得共聚物的结构为：
n＝5-6，x＝1～55；y＝1～36；z＝4～70，表示成PEDB。
该类响应性共聚物的制备方法是将一定比例的DEAEMA、PEGMA与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸叔丁酯(BMA)等采用自由基聚合法，改变单体的配比合成一系列具有响应性的三元无规共聚物。
共聚物膜的制备方法是将共聚物溶解在溶剂中，配成聚合物溶液。将溶液涂在聚四氟乙烯板上，室温下使溶剂挥发成膜后真空干燥，制得共聚物膜。采用相同方法，改变具体的工艺条件，如共聚物溶液浓度、成膜溶剂种类和成膜温度等，采用相同方法制备共聚物膜。
本发明的有益效果：本发明通过自由基聚合法合成响应性三元无规共聚物。通过溶剂挥发法，可将共聚物制备成膜，研究证明共聚物膜具有响应性；改变具体的工艺条件，如共聚物溶液浓度、成膜溶剂种类和成膜温度等可以调控膜的浸润性及表面形貌。这种新颖的改变膜表面粗糙度、浸润性以及结构的做法，简单方便，可重复性强，适用于实际生产与应用。本发明制备得到的表面形貌和性能可控的响应性共聚物膜，有望作为智能响应性材料应用于组织工程材料和医用材料等领域。
附图说明
图1响应性共聚物PEDM的核磁谱图。
图2共聚物在不同成膜条件下的制备的共聚物膜的接触角和SEM照片。
具体实施方式
实施例1、响应性三元无规共聚物PEDM的合成
将一定比例的DEAEMA、PEGMA和MMA加入到50mL的圆底烧瓶中，加入25mL1,4-Dioxane和单体总物质的量1.5％的AIBN，通N230min后密封，65℃下搅拌反应12h，可制得响应性三元无规共聚物。以无水乙醚为沉淀剂，经3次溶解、沉淀后除去未参加反应的单体后真空干燥至恒重。改变三单体的配比，按照同样的办法制备得到一系列响应性三元无规共聚物。
所得共聚物为：
n＝5-6，x＝6～15；y＝9～30；z＝40～70，表示成PEDM。
实施例2、响应性三元无规共聚物PEDG的合成
将一定比例的DEAEMA、PEGMA和GMA加入到50mL的圆底烧瓶中，加入25mL1,4-Dioxane和单体总物质的量1.5％的AIBN，通N230min后密封，65℃下搅拌反应12h，可制得响应性三元无规共聚物。以无水乙醚为沉淀剂，经3次溶解、沉淀后除去未参加反应的单体后真空干燥至恒重。改变三单体的配比，按照同样的办法制备得到一系列响应性三元无规共聚物。
所得共聚物为：
n＝5-6，x＝6～50；y＝9～30；z＝40～70，表示成PEDG。
实施例3、响应性三元无规共聚物PEDS的合成
将一定比例的DEAEMA、PEGMA和St加入到50mL的圆底烧瓶中，加入25mL1,4-Dioxane和单体总物质的量1.5％的AIBN，通N230min后密封，65℃下搅拌反应12h，可制得响应性三元无规共聚物。以无水乙醚为沉淀剂，经3次溶解、沉淀后除去未参加反应的单体后真空干燥至恒重。改变三单体的配比，按照同样的办法制备得到一系列响应性三元无规共聚物。
所得共聚物为：
n＝5-6，x＝6～15；y＝1～30；z＝4～70，表示成PEDS。
实施例4、响应性三元无规共聚物PEDB的合成
将一定比例的DEAEMA、PEGMA和BMA加入到50mL的圆底烧瓶中，加入25mL1,4-Dioxane和单体总物质的量1.5％的AIBN，通N230min后密封，65℃下搅拌反应12h，可制得响应性三元无规共聚物。以无水乙醚为沉淀剂，经3次溶解、沉淀后除去未参加反应的单体后真空干燥至恒重。改变三单体的配比，按照同样的办法制备得到一系列响应性三元无规共聚物。
所得共聚物为：
n＝5-6，x＝1～55；y＝1～36；z＝4～70，表示成PEDB。
实施例5、响应性共聚物膜的制备
将共聚物溶解在溶剂中，配成聚合物溶液。将溶液涂在聚四氟乙烯板上，室温下使溶剂挥发成膜后真空干燥，制得共聚物膜。采用相同方法，改变具体的工艺条件，如共聚物溶液浓度、成膜溶剂种类和成膜温度等，采用相同方法制备共聚物膜。
Claims (8)
1.一种响应性共聚物，属于功能高分子材料领域。本发明首先甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)为第一、二单体，再与第三单体，如甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酸叔丁酯(BMA)等为共聚单体，采用自由基聚合法，改变单体的配比合成一系列具有响应性的三元无规共聚物；
配比为：单体1：单体2：单体3(摩尔比)为1：6：14～1：25：25。
2.根据权利要求1所述的响应性聚合物，其特征是以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为第三单体时，所得共聚物的结构为：
n＝5-6，x＝6～15；y＝9～30；z＝40～70，表示成PEDM。
3.根据权利要求1所述的响应性聚合物，其特征是以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为第三单体时，所得共聚物的结构为：
n＝5-6，x＝6～50；y＝9～30；z＝40～70，表示成PEDG。
4.根据权利要求1所述的响应性聚合物，其特征是以苯乙烯(St)为第三单体时，所得共聚物的结构为：
n＝5-6，x＝6～15；y＝1～30；z＝4～70，表示成PEDS。
5.根据权利要求1所述的响应性聚合物，其特征是以甲基丙烯酸叔丁酯(BMA)为第三单体时，所得共聚物的结构为：
n＝5-6，x＝1～55；y＝1～36；z＝4～70，表示成PEDB。
6.根据权利要求1所述的响应性共聚物，其特征在于该响应性共聚物具有响应性，共聚物具有聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(PDEAEMA)的响应性组分，，通过调节单体的配比可以实现控制共聚物的亲水和疏水链段数、分子量、热性能等。
7.根据权利要求1所述的响应性共聚物，其特征是可通过溶剂挥发法制备成共聚物膜，改变具体的工艺条件，如共聚物溶液浓度、成膜溶剂种类和成膜温度等，采用相同方法制备共聚物膜。
8.根据权利要求1所述的响应性共聚物及其共聚物膜，其特征是，本发明制备得到的表面形貌和性能可控的响应性共聚物膜，有望作为智能响应性材料应用于组织工程材料和医用材料等领域。
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- 2015-12-07 CN CN201510888150.5A patent/CN105348434A/zh active Pending
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