[发明专利]一种具有荧光温敏性两亲丁腈橡胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料合成与改性技术领域，涉及一种具有荧光温敏性两亲丁腈橡胶的制备方法，主要是利用温敏性智能单体N-异丙基丙烯酰胺对端羟基丁腈液体橡胶进行改性修饰，制备聚N-异丙基丙烯酰胺-嵌段-丁腈橡胶荧光温敏性两亲聚合物。

背景技术

为了适应现代材料的发展，传统橡胶越来越难以单一的承担起性能要求，这便促进了功能橡胶的发展。功能橡胶及其制品常常具有特殊的性能，这些特殊性能包括：光学性能方面的荧光、光刻、光蓄；生物学性能方面的仿生，温敏性等。

端羟基丁腈橡胶(HTBN)，是以丁二烯和丙烯腈组成的主链结构，分子链端部以羟基封端的遥爪液体橡胶，其分子量范围为2000～10000，端羟基丁腈橡胶作为液体橡胶中的重要一员，其透明度良好、耐蚀性、耐低温性能和耐油耐老化性能好。目前，端羟基丁腈橡胶的应用广泛，主要用于环氧树脂的改性和作为氢化丁腈橡胶的增塑剂等。胡少坤、于晶等[合成橡胶工业.2010(02)]利用端羟基丁腈橡胶与2,4-甲苯二异氰酸酯进行反应得到丁腈橡胶型预聚体，再用其对环氧树脂进行化学改性，得到端羟基丁腈橡胶改性的环氧树脂；测试结果表明，改性的环氧树脂的拉伸强度和耐磨耐腐蚀性能得到提升。李再峰、董慧民等[合成橡胶工业.2011(04)]利用液体端羟基丁腈橡胶增塑氢化丁腈橡胶，并与增塑剂TP-95等相比较，结果表明，液体端羟基丁腈橡胶作为增塑剂不仅能降低混炼胶的门尼粘度，还能增加硫化胶的交联密度、拉伸强度以及耐热性。

聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)是一种温敏性智能材料，PNIPAm的水溶液具有一个临界转变温度32℃，即高于32℃时，PNIPAm是不溶于水的，反之，PNIPAm是溶于水的。N-异丙基丙烯酰胺类产物在药物缓释、微凝胶以及蛋白质分离等领域具有广阔的应用前景。专利CN101024697涉及一种聚N-异丙基丙烯酰胺-聚氨基酸两嵌段共聚物的制备，该聚合物在水溶液中具有对温度和PH的双重响应性，最重要的一点是，此聚合物能生物降解，且降解物能通过肾脏直接排出体外，这种聚合物具有生物医用材料方面的潜在应用。

荧光橡胶的实现主要是通过添加荧光物质于橡胶基体中，通过物理混合等手段，得到荧光橡胶品种。专利CN103509213-A涉及一种耐候性荧光橡胶的制备，主要是通过制备有机荧光体系，然后加入橡胶基体中，最终获得的荧光橡胶具有480nm～550nm的荧光发射。

专利CN102153716-A和CN102153716-B涉及一种聚丁二烯-聚N-异丙基丙烯酰胺嵌段共聚物的制备方法，首先采用阴离子聚合法引发丁二烯合成聚丁二烯，然后以聚丁二烯为大分子引发剂，以原子转移自由基(ATRP)法在聚丁二烯链引发合成聚N-异丙基丙烯酰胺，制备了一系列丁二烯组成含量不同的两嵌段共聚物。此专利目的是为制备分子量可控的聚丁二烯-聚N-异丙基丙烯酰胺嵌段共聚物提供一种有效的方法。

本发明采用端羧基聚N-异丙基丙烯酰胺与端羟基丁腈橡胶进行缩合反应，利用聚N-异丙基丙烯酰胺的荧光性与温敏性，制备一种具有荧光温敏性两亲丁腈橡胶，并对此制备的荧光温敏性两亲丁腈橡胶进行结构性能表征。

发明内容

本发明的目的在于制备一种既具有荧光性又具有温敏性的两亲丁腈橡胶。通过官能基团间的反应，将端羧基聚N-异丙基丙烯酰胺与端羟基丁腈橡胶连接起来，制备出一种具有荧光温敏性的两亲丁腈橡胶功能聚合物。其中，聚N-异丙基丙烯酰胺具有一个临界相转变温度(LCST)，通过引入丁腈橡胶主链会改变聚N-异丙基丙烯酰胺的临界相转变温度(LCST)，最终的功能聚合物具有温度响应性；由于聚N-异丙基丙烯酰胺具有一定的荧光性，将它引入丁腈橡胶主链就能使聚合物具有荧光特性，所以丁腈橡胶具有荧光特性；此外，丁腈橡胶链段是疏水的，而聚N-异丙基丙烯酰胺链段是亲水的，这种功能聚合物在水溶液中还具有潜在的自组装特性。以上所介绍的特点使得这种荧光温敏性两亲丁腈橡胶聚合物在荧光材料、分离膜、填料等功能材料领域具有广泛的应用前景。

本发明的上述和其它目的、特征和优点可以在本发明的进一步阐述中得到体现。

一种具有荧光温敏性两亲丁腈橡胶的制备方法，其特征在于采用以下步骤：

(1)端羧基聚N-异丙基丙烯酰胺PNIPAm-COOH的合成：将N-异丙基丙烯酰胺、链转移剂、溶剂和引发剂置于三口烧瓶中，氮气气氛下于40～80℃反应4～8小时，得粗产物；链转移剂为巯基乙酸，溶剂为甲醇，引发剂为偶氮二异丁腈；