相轉(zhuǎn)變溫度范圍窄的聚(N-異丙基丙烯酰胺)水凝膠微球的研究.pdf

1、具有溫度刺激響應(yīng)性的聚(N—異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝膠微球在傳感器、藥物控制釋放體系、化學(xué)開關(guān)閥等具有開—關(guān)效應(yīng)的智能體系中有誘人的應(yīng)用前景。然而與PNIPAM大塊水凝膠在相轉(zhuǎn)變溫度下發(fā)生的非連續(xù)體積相變相比，PNIPAM水凝膠微球的體積相變是連續(xù)的，在一定溫度范圍內(nèi)發(fā)生體積收縮或膨脹。PNIPAM水凝膠微球的相轉(zhuǎn)變溫度范圍越寬，意味著它的溫敏性越差，對它的實(shí)際應(yīng)用將產(chǎn)生不利影響。本文在前人對PNIPAM水凝膠微球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2、進(jìn)行了充分研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)為由里到外的不均勻交聯(lián)結(jié)構(gòu)是造成它發(fā)生連續(xù)體積相變的主要原因，通過改變無皂乳液聚合工藝和采用自交聯(lián)的辦法合成出了相轉(zhuǎn)變溫度范圍窄的PNIPAM水凝膠微球。 過去PNIPAM水凝膠微球通常以N—異丙基丙烯酰胺(NIPAM)為單體，N，N’—亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為交聯(lián)劑，采用間歇式(無皂或傳統(tǒng))乳液聚合方法合成得到。本文采用連續(xù)式和半間歇式無皂乳夜聚合法合成PNIPAM水凝膠微球，其相轉(zhuǎn)變溫度范圍明顯

3、比間歇式工藝合成的窄，其中又以連續(xù)式工藝的效果最明顯。相同交聯(lián)劑用量的情況下，連續(xù)式工藝合成的PNIPAM微凝膠的粒徑和溶脹比最大，而間歇式工藝合成的最小。通過跟蹤PNIPAM水凝膠微球合成過程中溶脹比隨反應(yīng)時(shí)間變化的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)連續(xù)式和半間歇式無皂乳夜聚合法合成的PNIPAM水凝膠微球內(nèi)部具有比較均勻的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。 在不使用交聯(lián)劑的情況下，采用無皂乳液聚合法也可合成PNIPAM水凝膠微球，固體13C NMR分析結(jié)果表明，PNIPA

4、M水凝膠微球中存在因鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)形成的自交聯(lián)點(diǎn)。自交聯(lián)PNIPAM水凝膠微球的相轉(zhuǎn)變溫度范圍很窄，接近非連續(xù)體積相轉(zhuǎn)變行為。合成過程中反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、引發(fā)劑用量對微球粒徑和溶脹比有比較明顯的影響，這些因素對微球的相轉(zhuǎn)變溫度及其范圍的影響均很小。 采用間歇式、半間歇式和連續(xù)式無皂乳液聚合工藝合成的PNIPAM水凝膠微球在它們的相轉(zhuǎn)變溫度上下均具有降低水的表面張力的能力。從動態(tài)過程來看，連續(xù)式工藝合成的PNIPAM水凝膠微球降低的