本发明属于有机高分子化合物及高分子水凝胶的合成技术领域，具体的说，涉及一种不同粘度线性聚2-甲基丙烯酸羟乙酯(phema)的制备方法和一种聚n-异丙基丙烯酰胺-聚2-甲基丙烯酸羟乙酯(pnipam-phema)多孔半互穿复合水凝胶的制备方法。
背景技术：
phema材料、树脂在人们的生产和生活中有十分广泛的应用。按聚合物内部结构可分为交联型和线型。交联型phema具有三维网络结构，由于其较好的亲水性、透光性、可塑性和生物相容性，被用作隐形眼镜的基材并已经工业生产，所制备的隐形眼睛已在国内上市。phema作为人工角膜的光学中心材料，目前正处于深入应用研究阶段。
另外，由于phema含有的活性羟基，能够通过共价键复合作用选择性识别或结合特定的分子，进而固载酶、氨基酸及其他能形成氢键的物质，从而起到生物分离、诊断、酶催化等作用。所以有很多技术将其和其他单体共聚生成共聚物、或者通过共价键将其接枝到其他聚合物上，然后对共聚物或改性聚合物的组织相容性、细胞毒性、致突变性进行研究，进而将其应用在对胆红素、槲皮素、蛋白质等的吸附，对不同药物的载药，以及酶催化等方面。
聚n-异丙基丙烯酰胺(pnipam)温敏水凝胶的制备及应用有很多报道。2-甲基丙烯酸羟乙酯(hema)具有亲水性，并且其中含有的羟基可以进一步功能化，所以将其引入pnipam凝胶中，可以调节其共聚或复合凝胶的相转变温度，同时获得具有温度敏感性和可功能化的水凝胶。马晓梅等以n-异丙基丙烯酰胺(nipam)和hema为共聚单体，采取无皂乳液聚合法制备温敏性与功能性兼备聚(n-异丙基丙烯酰胺-co-2-甲基丙烯酸羟乙酯)，即p(nipam-co-hema)共聚水凝胶，研究hema的加入对共聚凝胶性能的影响，随着hema加入量的增加，p(nipam-co-hema)共聚水凝胶的相转变温度明显降低，当hema的加入量为hema/nipam＝0.187g/g时，p(nipam-co-hema)共聚水凝胶的dsc曲线上已经没有明显的吸热峰，表明这时共聚凝胶已没有明显的相转变，共聚凝胶温度不再具有明显的温度敏感性。丁齐等报道将线性phema作为第二网络引入到pnipam中制备得到pnipam-phema多孔互穿水凝胶，然后依次用乙二胺和马来酰亚胺对凝胶网络中的phema进行修饰，进而负载脂肪酶和糖化酶。其中线性phema的大小未知，且反应的条件不尽详细，重现性不好；另外，文中pnipam-phema多孔互穿凝胶作为载体其溶胀能力和机械强度都不够好，这将直接影响其实际的工业应用和重复使用性能。以上技术在phema的制备和应用方面起到了积极的作用，但仍存在缺陷与不足，有待进一步改进。经专利检索以及文献查阅，国内外已线性phema的制备方法的报道，但尚未见对不同粘度线性phema制备方法的专利或文献报道。
技术实现要素：
本发明的目就在于提供不同粘度(230cp-692cp)的线性phema详细制备方法。针对现有p(nipam-co-hema)共聚水凝胶和pnipam-phema半互穿水凝胶的缺陷和不足，提供一种温敏性和功能性兼具的pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的制备方法，所制备凝胶具有明显的温度敏感性、贯穿的孔洞结构和快速的溶胀和去溶胀能力，且凝胶网络中线性phema的用量具有较宽的可调范围(phema/pnipam≤0.35)，这给该水凝胶作为载体材料提供了更宽的使用范围。该凝胶有望成为一种性能良好的载体材料。
本发明“不同粘度线性聚2-甲基丙烯酸羟乙酯”的制备方法：
(1)230cp线性phema的制备方法：将hema，偶氮二异丁腈(aibn)加入到盛有二甲亚砜(dmso)的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(400rpm)，50℃下反应9h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到无色透明的phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：11。
(2)285cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(400rpm)，55℃下反应9h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到无色透明的phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：11
(3)345cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(400rpm)，60℃下反应9h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到无色透明的phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：11。
(4)365cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(400rpm)，65℃下反应9h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到无色透明的phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：11。
(5)408cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(400rpm)，60℃下反应8h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到无色透明的phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：8.8。
(6)453cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(400rpm)，60℃下反应8h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到无色透明的phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：6.6。
(7)510cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(400rpm)，60℃下反应8h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到无色透明的phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：4.4。
(8)554cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(320rpm)，60℃下反应7h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到无色透明的粘稠phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：4.4。
(9)612cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(280rpm)，60℃下反应7h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到透明的浅红褐色粘稠phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：4.4。
(10)675cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(6ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(235rpm)，60℃下反应7h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到透明的浅红褐色粘稠phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：4.4。
(11)692cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(8ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(235rpm)，60℃下反应7h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到透明的浅红褐色粘稠phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：4.4。
(12)668cp线性phema的制备方法：将hema，aibn加入到盛有dmso的三口烧瓶中，通氮气(10ml/min)保护，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却，磁力搅拌(235rpm)，60℃下反应7h，待反应液冷却，用5倍溶剂量的乙醚萃取三次，取下层液体40℃真空干燥5h，即得到透明的浅红褐色粘稠phema液体。萃取液乙醚回收简单蒸馏后可重复使用。其中hema、aibn和dmso三者的质量比为1：0.005：4.4。
本发明“pnipam-phema多孔互穿复合凝胶”的制备方法：
将nipam、聚乙二醇1500(peg1500)、n,n-亚甲基双丙烯酰胺(bis)、692cpphema(phema/pnipam＝0，0.125，0.25，0.35和0.5，g/g)和aibn加入到盛有dmso的容器中，待其溶解后通n2去5min，然后将溶液分装在直径0.9mm-1mm的玻璃毛细管中，两端烧结封管，60℃水浴反应6h，反应结束后将玻璃毛细管击碎取出凝胶，将凝胶在去离子水中浸泡两周，每天超声波超声清洗并换水两次，以去除未反应的残余物质和致孔剂，得白色半透明pnipam-phema多孔互穿复合凝胶。其中peg1500、nipam、bis、aibn和dmso的质量比为1：1.5：0.04：0.05：6.6。
本发明具有下述特点：
(1)本发明提供不同粘度(230cp-692cp)线性phema的制备方法。
(2)本发明中phema制备方法和条件简单易行，萃取剂可回收重复使用，节能环保。
(3)本发明提供了一种以phema为第二网络的pnipam-phema多孔互穿复合水凝胶的制备方法。
(4)本发明制备的pnipam-phema多孔互穿复合凝胶具有明显的温度敏感性、贯穿的孔洞结构和快速的溶胀和去溶胀能力，是一种潜在的性能良好的载体材料。
(5)本发明制备的pnipam-phema多孔互穿网水络凝胶中线性phema的用量具有较宽可调范围(phema/pnipam≤0.35)，即可根据实际需要调节水凝胶中活性羟基的量，这给该水凝胶作为载体材料提供了更宽的使用范围。
附图说明：
图1是phema的ftir谱图。在phema的红外谱图中，3100-3600cm-1处宽峰为o-h伸缩振动吸收峰，2985cm-1和2930cm-1处为烷基c-h伸缩振动吸收峰，1710cm-1处强峰为羰基c＝o的吸收峰，1000-1300cm-1之间为c-o伸缩振动吸收峰，图中没有出现＝ch2吸收峰(>3000cm-1-3100cm-1)和c＝c吸收峰(1667-1640cm-1)，表明phema合成成功。
图2是pnipam-phema互穿复合凝胶的红外谱图。该图中，3550～3150cm-1范围内的宽峰为pnipam中n-h或者phema中o-h的吸收峰；2970cm-1、2930cm-1、2870cm-1处由甲基和次甲基上的c-h的振动吸收峰；1645cm-1由酰胺上c＝o伸缩振动产生，1536cm-1由酰胺上n-h面内弯曲振动及c-n伸缩振动的组合吸收产生的，在1385cm-1、1365cm-1处为异丙基上的双甲基由于对称振动耦合分裂成的双峰。比较pnipam、pnipam-phema的红外谱图，3550～3150cm-1范围内的吸收峰pnipam-phema相比pnipam明显增强，1710cm-1处为phema中酯的羰基伸缩振动吸收峰；1135cm-1，1080cm-1处为c-c，c-o单键伸缩振动吸收峰；1022cmcm-1处是phema中羟基的c-o伸缩振动吸收峰。综上说明phema被引入pnipam中，pnipam-phema多孔互穿复合凝胶制备成功。
pnipam系列水凝胶的温度敏感性表现为它有一个低临界溶解温度(lowercriticalsoslutinotemperature，lcst)，当温度从lcst以下逐渐升温到lcst以上时，pnipam水凝胶由亲水的溶胀状态转变为疏水的收缩状态，这个相转变过程在dsc曲线上对应有吸热峰，吸热峰的峰高越大、峰宽越小表明其温度敏感性越好。采用dsc测试对pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的相转变温度进行测试，见图3、图4、图5和图6所示。
图3为phema/pnipam＝0.125时pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的dsc曲线，曲线上有一个明显的吸热峰，其峰值温度约为36.5℃，表明该凝胶具有明显的相转变过程，具有明显的温度敏感性。图4为phema/pnipam＝0.25时pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的dsc曲线，曲线上有一个明显的吸热峰，其峰值温度约为35.5℃，表明该凝胶具有明显的相转变过程，具有明显的温度敏感性。图5为phema/pnipam＝0.375时pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的dsc曲线，曲线上有一个明显的吸热峰，其峰值温度约为33.5℃，表明该凝胶具有明显的相转变过程，具有明显的温度敏感性。图6为phema/pnipam＝0.5时pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的dsc曲线，曲线上有一个非常浅的吸热峰，表明该凝胶不再有明显的相转变过程，不具有明显的温度敏感性。对比图3、图4、图5和图6，可知随着phema的加入，复合凝胶的lcst降低，phema在复合凝胶中的用量phema/pnipam≤0.375时，复合凝胶均具有明显的温度敏感性。phema含量越高，复合凝胶中的可用活性羟基越多，本发明phema最高含量要远高于文献报道0.187g/g，这给该水凝胶作为载体材料提供了更宽的使用范围。
图7、图8和图9为phema/pnipam＝0.125、0.25、0.375三种条件下的pnipam-phema互穿复合凝胶的微观形貌图。由图可知，phema/pnipam＝0.125、0.25、0.375三种条件下的pnipam-phema互穿复合凝胶均具有贯穿的孔结构。并且随着凝胶中phema量的增加，孔洞壁在不断加厚，这和phema和pnipam的互穿结构有关；孔洞壁厚度的增加有助于增加复合凝胶的机械强度，当凝胶作为载体材料时这将有利于它的工业应用和重复使用。
图10和图11分别为phema/pnipam＝0.125、0.25、0.375三种pnipam-phema互穿复合凝胶的溶胀和去溶胀动力学曲线。图中溶胀比是湿凝胶和干凝胶质量之比，该数值越大说明凝胶的吸水能力越好。由图10可知，在20℃下三种凝胶均在60min内，溶胀比可达到平衡溶胀比的80％，在120min内基本上达到溶胀平衡；图11表明在50℃下三种凝胶均在15min内失去95％以上水分，基本上达到失水平衡；这三种凝胶均具有比一般互穿凝胶较快的溶胀和去溶胀速度，这应归因于其多孔的互穿网络结构。
具体实施方式
实施例1-14
(1)不同粘度线性phema的制备方法
将hema单体和重结晶的aibn加入到盛有一定量dmso的50ml三口烧瓶中，氮气鼓泡5min，然后将烧瓶放置到预热至一定温度的油浴锅加热，烧瓶上方加冷凝管，通冷水冷却冷凝，反应过程通氮气保护，磁力搅拌，反应一定时间，停止。待反应液冷却，用50ml的乙醚萃取三次，将下层液体40℃真空干燥4-5h，即得到无色透明粘稠的线性phema液体。萃取液乙醚回收蒸馏后可再次使用。具体单体、溶剂的用量和工艺条件及其对应产品的粘度如表1所示。
产品粘度测试：采用2mm、2.5mm和3.0mm品氏粘度计对合成的phema进行粘度测试。按照“gb/t265-88石油产品运动粘度测定法和动力粘度”进行测试。
产品表征：采用nicoletis10傅立叶变换红外光谱仪对其进行红外检测，结果如附图1所示。图中，3100-3600cm-1处宽峰为o-h伸缩振动吸收峰，2985cm-1和2930cm-1处为烷基c-h伸缩振动吸收峰，1710cm-1处强峰为羰基c＝o的吸收峰，1000-1300cm-1之间为c-o伸缩振动吸收峰，图中没有出现＝ch2吸收峰(>3000cm-1-3100cm-1)和c＝c吸收峰(1667-1640cm-1)，表明phema合成成功。
表1不同粘度线性phema的制备条件
(2)pnipam-phema多孔互穿复合凝胶制备方法
将0.15gnipam、0.1gpeg1500、0.004gbis、692cpphema(0、0.0188g、0.0375、0.0562g和0.075g)和0.005gaibn加入到0.6ml的dmso中，待其溶解后通n2去o25min，然后将溶液分装在直径0.9mm-1mm的玻璃毛细管中，两端烧结封管，60℃水浴反应6h，反应结束后将玻璃毛细管击碎取出凝胶，将凝胶在去离子水中浸泡两周，每天换水两次，以去除未反应的残余物质和致孔剂，得白色半透明的nipam-phema多孔互穿复合凝胶。
产品表征：采用nicoletis10傅立叶变换红外光谱仪对pnipam和pnipam-phema多孔互穿复合凝胶进行红外检测，结果如附图2所示。在pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的红外谱图中，3550～3150cm-1范围内的宽峰为pnipam中n-h或者phema中o-h的吸收峰；2970cm-1、2930cm-1、2870cm-1处由甲基和次甲基上的c-h的振动吸收峰；1645cm-1由酰胺上c＝o伸缩振动产生，1536cm-1由酰胺上n-h面内弯曲振动及c-n伸缩振动的组合吸收产生的，在1385cm-1、1365cm-1处为异丙基上的双甲基由于对称振动耦合分裂成的双峰。比较pnipam、pnipam-phema的红外谱图，3550～3150cm-1范围内的吸收峰pnipam-phema相比pnipam明显增强，1710cm-1处为phema中酯的羰基伸缩振动吸收峰；1135cm-1，1080cm-1处为c-c，c-o单键伸缩振动吸收峰；1022cmcm-1处是phema中羟基的c-o伸缩振动吸收峰。综上说明phema被引入pnipam中，pnipam-phema多孔互穿复合凝胶制备成功。
产品性能：①pnipam-phema多孔互穿复合凝胶具有明显的温度敏感性，见附图3、附图4、附图5和附图6。
pnipam系列水凝胶的温度敏感性表现为它有一个低临界溶解温度(lcst)，当温度从lcst以下逐渐升温到lcst以上时，pnipam水凝胶发生相转变，由亲水的溶胀状态转变为疏水的收缩状态，这个相转变过程在dsc曲线上对应有吸热峰。由图3、图4、图5和图6所示，可知，pnipam-phema多孔互穿复合凝胶相转变发生在一定的温度范围，取吸收峰的峰值温度为相转变温度，当hema/pnipam＝0.125，0.25和0.375时，pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的相转变温度分别为36.5℃，35.5℃和33.5℃，当phema/pnipam＝0.5时，dsc曲线上几乎显示不出来相转变。可见随着phema的增加，复合凝胶相转变温度降低，这个趋势和其他文献报道是一致的。当phema在复合凝胶中的含量高达可phema/pnipam＝0.375时，而在p(nipam-co-hema)共聚凝胶中，当phema/pnipam＝0.187时，pnipam-co-hema共聚水凝胶的dsc曲线上已经没有明显的吸热峰，所以phema以第二网络的形式引入pnipam中对其温度敏感性影响较小，可以较好的保留复合凝胶的温度敏感性。
②pnipam-phema多孔互穿复合凝胶具有贯穿的孔洞结构，见附图7、附图8和附图9。
图7、图8和图9分别为phema/pnipam＝0.125、0.25、0.375三种条件下的pnipam-phema多孔互穿复合凝胶的微观形貌图，可知，这三种多孔互穿复合凝胶均为具有贯穿的孔洞网络结构；随着phema量的增加，孔洞壁在不断加厚，复合凝胶的强度将会增强，这三种复合凝胶的机械强度均要优于丁齐等报道，这将有利于复合材料的分离和重复使用。
③pnipam-phema多孔互穿复合凝胶具有快速的溶胀和去溶胀能力，见附图10和附图11。
采用称重法对复合凝胶的溶胀和去溶胀进行测试，溶胀比定义为湿凝胶和干凝胶质量之比，该数值越大说明凝胶的吸水能力越好。图10中，phema/pnipam＝0.125、0.25、0.375三种条件下的pnipam-phema多孔互穿复合凝胶，在20℃水中，在60min内三种凝胶溶胀比均可达到平衡溶胀比的80％，在120min内基本上达到溶胀平衡；图11表明在50℃下三种凝胶均在15min内失去95％以上水分，基本上达到失水平衡；这三种凝胶均具有比一般互穿凝胶较快的溶胀和去溶胀速度，这应归因于其多孔的互穿网络结构。
以上结果表明，本发明所制备的phema/pnipam＝0.125、0.25、0.375三种pnipam-phema多孔互穿复合凝胶，最大程度保留pnipam温度敏感性，并兼具温敏性和快速响应性。phema含量越高，复合凝胶中的可用活性羟基越多，本发明pnipam-phema多孔互穿复合水凝胶中线性phema的用量有较宽的可调范围(phema/pnipam＝0～0.375，g/g)，phema最高含量要远高于文献报道0.187g/g，这给该水凝胶作为载体材料提供了更宽的使用范围。