PNIPAM共聚物核殼型微凝膠的制備及性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、環(huán)境響應性凝膠是指能對微小的環(huán)境變化如溶劑組成、溫度、pH、離子強度等做出響應的交聯(lián)聚合物,當環(huán)境發(fā)生微小的變化時,響應性凝膠將發(fā)生顯著的可逆的溶脹或收縮,這種變化常被稱為體積相變。根據(jù)凝膠的尺寸大小,可將其分為兩類:本體凝膠和微凝膠。相對于大尺寸的本體凝膠而言,微凝膠由于其快速的響應性能及更為廣泛的潛在用途而受到了越來越多的關注。目前,最為廣泛研究的凝膠是具有溫度敏感性能的聚-N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)凝膠,在PNIPAM基礎

2、上可以引入pH敏感性的單體以制備具有溫度及pH雙重敏感性能的凝膠。由于PNIPAM凝膠的溫敏性主要是由PNIPAM鏈中的非極性基團——異丙基的疏水水合作用所致,故能影響疏水水合的物質均能影響PNIPAM凝膠的溫敏性能,如體積相變溫度的改變。因而,在制備具有溫度及pH雙重敏感性的PNIPAM凝膠時,如何調(diào)控pH敏感性組分對凝膠體積相變的影響將是一項很有意義的工作。 本論文從這一角度出發(fā),制備了兩類具有溫度及pH雙重敏感性PNIPAM微凝

3、膠,即pH敏感性單體局部分布和pH敏感性單體無規(guī)分布的微凝膠,并系統(tǒng)研究了pH敏感性組分在凝膠內(nèi)的分布形式對凝膠體積相變的影響。 我們首次以兩種不同的水溶性化合物N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)及4-乙烯基吡啶(4-VP)為主要單體,采用二步水相分散聚合法制備了粒徑分布窄的核—殼結構微凝膠,核與殼分別由溫敏性的PNIPAM核及pH敏感性的P4VP殼組成。該方法大大拓寬了水相分散聚合法制備復合結構納米粒子的研究,為以后制備其他類似結構的

4、納米粒子提供了一個簡單而行之有效的途徑。 然后我們用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、超薄切片及動態(tài)光散射技術等多種手段對核—殼粒子的形態(tài)、結構及粒徑分布進行了表征,證明了微凝膠粒子具有明顯的核一殼結構和非常窄的粒徑分布。我們還用動態(tài)光散射研究了微凝膠粒子的溶脹行為,發(fā)現(xiàn)pH敏感性的P4VP殼不會對PNIPAM核的溫敏性造成影響,其體積相變溫度基本維持不變,這結果充分印證了我們的設想——如果pH敏感性組分不是在凝膠內(nèi)

5、無規(guī)分布而是局部分布時將不會對PNIPAM凝膠的體積相變溫度造成影響。此外,我們還研究了P4VP殼層對PNIPAM核的溶脹行為的影響,發(fā)現(xiàn)高度交聯(lián)的殼層會對核的充分溶脹帶來一定限制,使其溶脹率下降。 在二步水相分散聚合法的基礎上,我們又發(fā)展了無皂種子乳液聚合法,以2-乙烯基吡啶(2-VP)和NIPAM為主單體,同樣制備了具有溫度及pH雙重響應性能的核一殼微凝膠粒子。該聚合方法不但保持了二步水相分散聚合法的最大優(yōu)點——得到的粒子具

6、有非常窄的粒徑分布,而且聚合過程不使用任何乳化劑,因而得到的是不被表面活性劑所污染的潔凈粒子。 所得微凝膠粒子的形態(tài)、結構同樣用SEM、TEM 及超薄切片技術進行了表征。有趣的是我們得到的粒子為反轉的核一殼結構:即在最終的粒子結構中,第一階段聚合的種子粒子組分P2VP為殼,而在種子粒子上進行聚合反應的第二階段聚合物PNIPAM組分為核。用動態(tài)光散射對反轉核一殼粒子進行的溶脹行為研究再次表明:局部分布的pH敏感性組分P2VP不會改

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