具有線性響應(yīng)特征的溫敏微凝膠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其響應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、近年來，溫敏微凝膠在智能紡織品、藥物可控釋放、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景，而受到了人們越來越多的關(guān)注。本文從科學(xué)地設(shè)計(jì)微凝膠的核殼結(jié)構(gòu)出發(fā)，將特殊的結(jié)構(gòu)與溫敏性相結(jié)合，制備具有線性響應(yīng)特征的溫敏微凝膠。由于此微凝膠獨(dú)特的轉(zhuǎn)變行為，其可以滿足更多的應(yīng)用需求，比如應(yīng)用于納米驅(qū)動(dòng)器和納米傳感器上。
　　本文通過選用不同的單體分別制備了不同類型的溫敏微凝膠以及溫度、pH雙響應(yīng)微凝膠，系統(tǒng)地研究了所制備的微凝膠的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變行為，包括粒

2、徑及其分散性和溫敏性等，并對核殼微凝膠的線性響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步的研究。取得的主要研究成果如下:
　　(1)通過沉淀聚合法制備了聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)微凝膠，然后以此微凝膠為核溶液，以聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA300)為單體制備了PNIPAM/POEGMA300核殼微凝膠。首先對PNIPAM微凝膠的性能進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明制備獲得的PNIPAM微凝膠具有溫敏性，且交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)的

3、用量對微凝膠的性能有一定的影響，MBA用量越多，PNIPAM微凝膠分散液的透光率、微凝膠的粒徑及去溶脹比均減小。對PNIPAM/POEGMA300微凝膠的結(jié)構(gòu)研究表明，此微凝膠確實(shí)形成了核殼結(jié)構(gòu)，該微凝膠在溫度為35～65℃之間具有線性響應(yīng)特征，其線性響應(yīng)是當(dāng)溫度超過內(nèi)核PNIPAM的體積相轉(zhuǎn)變溫度(VPTT)時(shí)，通過內(nèi)核的收縮對外殼的牽拉作用實(shí)現(xiàn)的。而且MBA的用量對核殼微凝膠的性能也有影響，微凝膠分散液的透光率、微凝膠的粒徑和去溶脹

4、比均隨著MBA用量減小而增加，粒徑線性擬合斜率的絕對值也越大，即微凝膠的線性響應(yīng)更明顯。
　　(2)分別以聚N-異丙基甲基丙烯酰胺(PNIPMAM)微凝膠為核，以聚2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯(PMEO2MA)為殼，合成了PNIPMAM/PMEO2MA微凝膠。與PNIPAM/POEGMA300微凝膠不同的是，內(nèi)核PNIPMAM的VPTT比外殼PMEO2MA的要高，當(dāng)溫度超過外殼PMEO2MA的VPTT(25℃

5、)時(shí)，外殼的收縮會(huì)擠壓內(nèi)核，直到溫度達(dá)到內(nèi)核PNIPMAM的VPTT(45℃)，因此在溫度為25～45℃之間，核殼微凝膠具有線性響應(yīng)特征。此外，交聯(lián)劑MBA用量對微凝膠的顆粒大小和收縮行為均有影響。
　　(3)為了在PNIPAM/POEGMA300微凝膠中實(shí)現(xiàn)pH響應(yīng)性，在外殼制備過程中加入丙烯酸(AAc)單體，合成了PNIPAM/P(OEGMA300-co-AAc)微凝膠。該微凝膠具有溫度和pH雙重響應(yīng)性。該微凝膠不僅在35～6