一種接枝溫敏水凝膠的玻璃纖維的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能型高分子材料，具體為一種表面接枝了含有手性識別基團(tuán)的溫敏水凝膠的玻璃纖維。這種材料表面接枝的溫敏凝膠在溫度發(fā)生變化時(shí)可隨之發(fā)生體積的溶脹或收縮，凝膠中的手性識別基團(tuán)賦予材料識別、吸附手性分子的功能，是一種潛在的手性拆分材料。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來手性拆分技術(shù)和拆分材料的研究與開發(fā)已經(jīng)成為新型材料和藥物研究兩個(gè)學(xué)科交叉領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。這是因?yàn)楣鈱W(xué)純手性藥物更有效(有的手性藥物療效是原來消旋藥物的幾倍甚至幾十倍)，而且更安全、副作用較小。此外與創(chuàng)制新藥相比，開發(fā)手性藥物風(fēng)險(xiǎn)小、周期短、耗資少、成果大。因此許多國家紛紛投入巨額資金用于手性藥物和手性技術(shù)的開發(fā)，手性藥物和手性材料進(jìn)入市場的種類和銷售額急劇增長，對手性藥物的研究已被醫(yī)藥企業(yè)所重視。
[0003]溫敏型水凝膠是一類對外界溫度變化能產(chǎn)生響應(yīng)性的水凝膠，這種特點(diǎn)使得智能型水凝膠在組織工程、生物分離、固定化酶和藥物的控制釋放等方面具有很好的應(yīng)用前景，其中聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)是一種典型的溫度敏感性水凝膠，其結(jié)構(gòu)中含有大量親水的酰胺基團(tuán)(-NH-C0-)和疏水的異丙基(-CH(CH3)2),可隨溫度變化而發(fā)生親-疏水變化，所以改變溫度將引起PNIPAM水凝膠的體積相變。這一特殊性質(zhì)使得PNIPAM近年來在物質(zhì)分離領(lǐng)域備受重視，并由于其具有操作簡便、分離條件溫和、可重復(fù)使用和批處理量大而受到人們的青睞。但是傳統(tǒng)方法制備的水凝膠多數(shù)響應(yīng)速度緩慢，且力學(xué)性能較差在很大程度上限制了其應(yīng)用效果。
[0004]玻璃纖維具有強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定、耐高溫和耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，在建筑、航天和紡織等等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。近年來，以玻璃纖維為載體開發(fā)新型吸附分離用功能纖維也開始有報(bào)道，例如，張寧等將玻璃纖維經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理和重金屬螯合劑處理后，可用于富集污水中的重金屬(CN102173602A)。玻璃纖維用于物質(zhì)的吸附分離時(shí)，與吸附質(zhì)具有較大的接觸面積和對流體具有較小的阻力，從而顯示出吸附容量高、速度快等優(yōu)點(diǎn)。通過表面適當(dāng)?shù)母男越又μ厥夤倌軋F(tuán)還可以對底物表現(xiàn)出一定的選擇性。當(dāng)前，玻璃纖維的表面改性方法有偶聯(lián)劑改性、等離子體改性、稀土元素改性和表面二次接枝改性等，其中用偶聯(lián)劑改性玻纖表面較為常見。
[0005]基于上述認(rèn)識，如果在PNIPAM分子鏈中引入具有手性識別能力的單體，并將其接枝在玻璃纖維表面，有望可以得到兼具手性識別和溫度敏感性的新型手性分離材料。該材料不僅可具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，而且具有更大的比表面積從而能快速相應(yīng)溫度變化，將大大提高這種材料在手性分離中的應(yīng)用潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，在溫度敏感型聚丙烯酸(PNIPAM)水凝膠的分子鏈中引入L-苯丙氨酸基團(tuán)(L-Phe)，從而提供一種兼具手性識別和溫度響應(yīng)型高分子水凝膠，并將其接枝在玻璃纖維表面，使之具有高的力學(xué)強(qiáng)度和更大的比表面積。
[0007]本發(fā)明所述一種接枝溫敏水凝膠的玻璃纖維，其制備過程如下:
[0008]I)手性單體2-丙烯酰胺基苯丙酸(AAc-L-Phe)按照文獻(xiàn)方法制備(J.0rg.Chem.1991，56，6551)。
[0009]2)玻璃纖維(GF)的處理:取20cm長度的玻璃纖維用lmol/L鹽酸完全浸泡15分鐘后，加入偶聯(lián)劑γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)溶液，用醋酸調(diào)節(jié)pH，常溫浸泡2h，取出晾干，130°C烘干4h，得到經(jīng)偶聯(lián)劑偶聯(lián)過的GF-MPS。
[0010]3) GF/溫敏手性凝膠的制備:稱取一定量的單體和NIPAM，加入無水乙醇和水中混勾，向溶液中投進(jìn)5%的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯(MBAA)，在超聲下使之溶解，再投進(jìn)1%的引發(fā)劑過硫酸鉀(KPS)，充分振蕩使溶液徹底變?yōu)橥该鳌Ｈ?.1g已經(jīng)偶聯(lián)過的GF-MPS，使GF-MPS全部淹沒在事先配好的溶液中。密封，水浴65°C下停留4h，將附有溫敏手性凝膠的GF-MPS-PNIPAM-AAc-L-Phe取出，泡入去離子水三天，隔12h換一次水，而且讓它在常溫下徹底溶膨脹。
[0011]本發(fā)明所述的一種接枝溫敏水凝膠的玻璃纖維具有以下優(yōu)勢:(I)以無機(jī)材料玻璃纖維為載體可增加手性拆分材料的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性以及良好的可加工性等；(2用化學(xué)方法進(jìn)行改性，并且分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此手性識別性和pH響應(yīng)特征具有持續(xù)性和耐久性；(3)不僅對溫度變化具有響應(yīng)性，并且由于其分子結(jié)構(gòu)中的側(cè)鏈含有L-氨基酸手性基團(tuán)，因而具有一定的手性識別能力，對手性藥物有一定的選擇性吸附能力；(4)制備方法操作簡單，反應(yīng)可控，成本低廉，適合規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用，是一種潛在的手性拆分材料。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面的實(shí)施例可以使專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0013]實(shí)施例1:
[0014]取20cm長度的玻璃纖維(GF)用lmol/L鹽酸完全浸泡15分鐘后，加入偶聯(lián)劑溶液(18mL甲醇溶液，2mL蒸餾水，0.25mL γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS))，用醋酸調(diào)節(jié)pH至4.0?5.0 ;常溫浸泡2h，取出晾干，130°C烘干4h，得到經(jīng)偶聯(lián)劑偶聯(lián)過的GF-MPS0適量甲醇洗、水洗，干燥。
[0015]實(shí)施例2:
[0016]稱取一定量的0.75mmol 的 AAc-L-Phe 和 14.25mmol 的 NIPAM，加入 15mL 無水乙醇和水的混合溶劑(體積比2: 3)中混勻，加入0.75mmol的MBAA，在超聲下使之溶解，再加入0.15mmol的KPS，充分振蕩使溶液徹底變?yōu)橥该?。?.1g已經(jīng)偶聯(lián)過的GF-MPS，使GF-MPS全部淹沒在事先配好的溶液中。密封，水浴65°C下停留4h，將附有溫敏手性凝膠的GF-MPS-PNIPAM-AAc-L-Phe取出，泡入去離子水三天，隔12h換一次水，而且讓它在常溫下徹底溶膨脹。
[0017]實(shí)施例3:
[0018]稱取一定量的1.5mmol的AAc-L-Phe和13..SmmoI的NIPAM，加入15mL無水乙醇和水的混合溶劑(體積比2: 3)中混勻，加入0.75mmol的MBAA，在超聲下使之溶解，再加入0.15mmol的KPS，充分振蕩使溶液徹底變?yōu)橥该鳌Ｈ?.1g已經(jīng)偶聯(lián)過的GF-MPS，使GF-MPS全部淹沒在事先配好的溶液中。密封，水浴65°C下停留4h，將附有溫敏手性凝膠的GF-MPS-PNIPAM-AAc-L-Phe取出，泡入去離子水三天，隔12h換一次水，而且讓它在常溫下徹底溶膨脹。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種接枝溫敏水凝膠的玻璃纖維，特征在于該材料以普通玻璃纖維為原料，表面用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性，進(jìn)而通過自由基共聚法，在交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯、引發(fā)劑過硫酸鉀以及手性單體作用下得到的。2.權(quán)利要求1所述的表面接枝手性嵌段共聚物的pH敏感型玻璃纖維的制備方法: 1)玻璃纖維表面以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性； 2)在在交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯、引發(fā)劑過硫酸鉀作用下，與手性單體(AAc-L-Phe)和N-異丙基丙烯酰胺發(fā)生自由基共聚，得到表面接枝溫敏水凝膠的玻璃纖維GF-MPS-PNIPAM-AAc-L-Phe。3.權(quán)利要求1所述的一種接枝溫敏水凝膠的玻璃纖維在手性分離領(lǐng)域的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種接枝溫敏水凝膠的玻璃纖維和制備方法，其制備方法主要包括：1)玻璃纖維表面以γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性；2)在乙醇水溶液中，交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯(MBAA)、引發(fā)劑過硫酸鉀(KPS)以及手性單體(AAc-L-Phe)作用下，共聚自由基聚合法制備接枝溫敏水凝膠的玻璃纖維GF-MPS-PNIPAM-AAc-L-Phe。本發(fā)明具有工藝方法簡單，成本低廉，便于工業(yè)化推廣應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)；該材料具有親水性和pH響應(yīng)性，可用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
【IPC分類】C08F292/00
【公開號】CN105131213
【申請?zhí)枴緾N201510654194
【發(fā)明人】陳嬌嬌, 銀月, 周彤, 傅宏俊, 廖啟江
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年10月12日