具有IPN結構的pH-溫度雙重刺激響應性聚合物微球的研究.pdf

1、pH和溫度是生物和化學系統(tǒng)中最常見也是最容易實現(xiàn)變化的兩種環(huán)境條件，因此既能響應溫度變化刺激又能響應pH值變化刺激的pH/溫度雙重刺激響應性聚合物微球在生物傳感器、藥物可控釋放、生物物質分離和酶活性可控載體等方面存在誘人的應用前景。本文將具有pH刺激響應性的聚合物網(wǎng)絡與具有溫度刺激響應性的聚合物網(wǎng)絡形成具有互穿聚合物網(wǎng)絡(IPN)結構的pH/溫度雙重刺激響應性聚合物微球，克服了過去無規(guī)共聚法、核殼結構法和接枝共聚法制備的pH/溫度雙重刺

2、激響應性聚合物微球存在的缺陷。另外，采用變溫紅外光譜法研究了具有IPN結構的pH/溫度雙重刺激響應性聚合物微球發(fā)生相轉變時分子鏈微環(huán)境的變化。最后，對具有IPN結構的pH/溫度雙重刺激響應性聚合物微球水分散液的動態(tài)流變性能進行了研究。本文的具體研究工作及取得的研究結果主要分為以下三個方面:
　　 (1)室溫下采用氧化-還原引發(fā)體系，以低交聯(lián)密度的聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)聚合物微球為種子，通過種子乳液聚合法合成出了由交

3、聯(lián)的聚（N-異丙基丙烯酰胺）(PNIPAM)和交聯(lián)的聚丙烯酸(PAA)兩種聚合物網(wǎng)絡形成的具有互穿聚合物網(wǎng)絡結構(IPN)的pH/溫度雙重刺激響應性聚合物微球（PNIPAM/PAAIPN聚合物微球）。紅外光譜分析結果表明，聚合物微球中PAA組分的含量隨著投料配方中單體AA用量的增加而增加。透射電鏡表征結果證明聚合物微球中兩種聚合物網(wǎng)絡形成了IPN結構。用動態(tài)激光光散射測試不同溫度或pH值時聚合物微球的流體動力學直徑DH，結果表明聚合物微

4、球具有良好的pH刺激響應性和溫度刺激響應性，且兩種刺激響應性組分的相互干擾很小。聚合物微球中PAA組分含量越高，聚合物微球的pH刺激響應性越顯著。
　　 (2)比較PNIPAM/PAAIPN聚合物微球相轉變前后的紅外吸收光譜圖后發(fā)現(xiàn)，隨著D2O介質pH值的增大，PNIPAM/PAAIPN聚合物微球中PAA網(wǎng)絡上的羧酸基團(COOD)發(fā)生了電離，形成了羧酸根離子(COO-)，導致聚合物微球發(fā)生了pH值變化刺激的相轉變。而聚合物微球

5、中PNIPAM分子鏈的微環(huán)境沒有隨D2O介質pH值變化而發(fā)生改變，保持了相對的獨立性。PNIPAM/PAAIPN聚合物微球響應溫度變化發(fā)生相轉變后，PNIPAM組分中酰胺Ⅰ譜峰位置發(fā)生了藍移，而酰胺Ⅱ譜峰位置發(fā)生了紅移。表明聚合物微球發(fā)生相轉變后，PNIPAM分子鏈中酰胺基團與水之間的氫鍵作用被破壞，游離的酰胺基團增加。而PNIPAM分子鏈中異丙基的C-H伸縮振動譜峰位置發(fā)生了紅移，表明相轉變后異丙基周圍形成的水籠結構被破壞。
　

6、　 (3)用高級旋轉流變儀測試不同濃度PNIPAM/PAAIPN聚合物微球水分散液的動態(tài)流變性能與溫度及pH值的關系，發(fā)現(xiàn)當水分散液體系的pH值為7.0時，體系的粘彈性以液體的粘性為主。隨著溫度升高且大于32℃時，分散液的粘彈性由以粘性為主轉變?yōu)橐詮椥詾橹?，宏觀上體系出現(xiàn)了粘度增加或發(fā)生了sol-gel轉變。而當水分散液體系的pH值為3.0時，體系的G’始終小于G”，其粘彈性始終以粘性為主。測試損耗正切tanδ值隨溫度變化的結果表明，