CN109467636B - 一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶及其制备方法；本发明在丙烯酸与丙烯酸羟乙酯共聚物水凝胶的制备中引入了锌离子，锌离子可以通过加入氧化锌与丙烯酸反应生成丙烯酸锌或直接以丙烯酸锌的形式加入水溶液，在丙烯酸羟乙酯浓度一定的前提下，通过调控水溶液中的锌离子及丙烯酸的浓度，经共聚反应可以制备出具有不同相转变温度的聚合物水凝胶；不同相转变温度的聚合物水凝胶能够作为药物或化肥的载体，利用人体病变时的体温变化来调节药物在人体类的释放速率，也可利用白天和夜晚的温差，调节化肥在农田里的释放速率；同时这种含有锌离子的聚合物水凝胶对乙醇有较好的吸收作用，最大吸收乙醇的量可达121克/克。

Description

一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶及其 制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物水凝胶领域，特别是一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶及其制备方法。
背景技术
温敏性聚合物材料是一种能对环境温度的改变产生响应，即当温度发生细微变化时，聚合物的性质也能随之发生变化；同时温敏性高分子材料在药物控制释放、生物酶的固定化、物质的浓缩与分离、生物传感器等方面的广泛应用，使之成为高分子材料领域的热门研究课题。而现有的丙烯酸共聚丙烯酸羟乙酯水凝胶是一种不具有温敏性质和吸醇功能的水凝胶，功能单一，因此不能满足在工业、农业和医药卫生等领域的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有丙烯酸共聚丙烯酸羟乙酯水凝胶的性能和功能的不足，提供了一种可调节相转变温度、具有缓释和吸醇功能的多功能共聚物水凝胶。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶。
一种上述的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶的制备方法，包括以下步骤：配制含有丙烯酸、锌离子、丙烯酸羟乙酯和引发剂的水溶液，经聚合反应后制得丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶。
优选的，所述引发剂为过硫酸铵。
优选的，所述聚合反应的温度为60℃，时间为90分钟。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种全新的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶，该水凝胶的制备方法是在丙烯酸与丙烯酸羟乙酯共聚物水凝胶的制备中引入了锌离子，锌离子可以通过加入氧化锌与丙烯酸反应生成丙烯酸锌或直接以丙烯酸锌的形式加入水溶液，在丙烯酸羟乙酯浓度一定的前提下，通过调控水溶液中的锌离子及丙烯酸的浓度，经共聚反应可以制备出具有不同相转变温度的聚合物水凝胶；不同相转变温度的聚合物水凝胶能够作为药物或化肥的载体，利用人体病变时的体温变化来调节药物在人体类的释放速率，也可利用白天和夜晚的温差，调节化肥在农田里的释放速率；同时这种含有锌离子的聚合物水凝胶对乙醇有较好的吸收作用，最大吸收乙醇的量可达121克/克。
附图说明
图1是实施例1中丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶C1在10℃下的照片；
图2是实施例1中丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶C1在50℃下的照片；
图3是实施例1中丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶C1在60℃下的照片；
图4是实施例1中丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶A1、B1、C1的透光率随温度变化的曲线图；
图5是实施例2中丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶a1、b1、c1的透光率随温度变化的曲线图；
图6是实施例3中包埋有阿莫西林的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶A2、B2、C2中阿莫西林的释放速率随温度变化的示意图；
图7是实施例4中丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶（1）（2）（3）（4）（5）的吸醇率与凝胶中锌离子浓度的关系示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.0042wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶A1。
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.0126wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶B1。
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.021wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶C1。
丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶C1在不同温度下的状态参照图1至图3可知，对于同一种锌离子（Zn2+）浓度的水凝胶的透光率随温度的增加而增加；对上述的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶A1、B1、C1进行不同温度下的透光率试验，参见图4可知，添加了不同锌离子（Zn2+）水凝胶的透光率随着锌离子（Zn2+）浓度的增加，相转变温度也随之增加；说明通过锌离子（Zn2+）浓度的调节可以控制丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶的相转变温度，从而可以制备得到具有不同的相转变温度的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶。
实施例2
取10克水溶液，其中丙烯酸含量2.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.002wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶a1。
取10克水溶液，其中丙烯酸含量7.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.004wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶b1。
取10克水溶液，其中丙烯酸含量10.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.006wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶c1。
对上述的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶a1、b1、c1进行不同温度下的透光率试验，参见图5可知，随着凝胶中锌离子（Zn2+）和丙烯酸浓度的的增加，在相同的温度下，水凝胶的透光率变小，相转变温度也随之增加；说明通过锌离子（Zn2+）、和丙烯酸浓度的调节可以控制丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶的相转变温度，从而可以制备得到具有不同的相转变温度的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶。
实施例3
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.0042wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%、过硫酸铵含量0.17wt%和0.5克的阿莫西林，在60℃聚合90分钟得到包埋有阿莫西林的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶A2。
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.0126wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%、过硫酸铵含量0.17wt%和0.5克的阿莫西林，在60℃聚合90分钟得到包埋有阿莫西林的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶B2。
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.021wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%、过硫酸铵含量0.17wt%和0.5克的阿莫西林，在60℃聚合90分钟得到包埋有阿莫西林的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶B3。
对上述的包埋有阿莫西林的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶A2、B2、C2进行药物释放速率检测试验，参见图6可知，对于同一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶，随着温度的升高，阿莫西林从凝胶中释放出来的速率越快；而对于添加了不同锌离子浓度的水凝胶，水凝胶中含有锌离子的浓度越高，在相同的温度下，阿莫西林被释放出来的速率则越慢；说明通过锌离子（Zn2+）浓度的调节可以控制丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶的相转变温度，进而通过温度的调节来控制阿莫西林从丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶中被释放的速率。
实施例4
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.00084wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶（1）。
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.00168wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶（2）。
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.00252wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶（3）。
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.00336wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶（4）。
取12克水溶液，其中丙烯酸含量12.5wt%、锌离子（Zn2+）含量0.0042wt%、丙烯酸羟乙酯含量8.3wt%和过硫酸铵含量0.17wt%，在60℃聚合90分钟得到丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶（5）。
对上述的丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶（1）（2）（3）（4）（5）进行吸醇试验，参见图7可知，丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶对乙醇的吸收量是随着锌离子的浓度的增加而增加，当添加的锌离子的浓度为0.00252wt%，吸收量达到峰值121g/g，后随着锌离子浓度的增加，丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶的吸醇率则会降低。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：配制含有丙烯酸、锌离子、丙烯酸羟乙酯和引发剂的水溶液，经聚合反应后制得丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。
4.根据权利要求3所述的一种丙烯酸、丙烯酸锌和丙烯酸羟乙酯共聚温敏水凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的温度为60℃，时间为90分钟。
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