【摘要】：溫敏性水凝膠具有溫度刺激響應(yīng)的特性,在外界溫度改變至臨界溫度時,會發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變,這一特性被廣泛應(yīng)用于藥物控釋、組織工程等領(lǐng)域。研究其相轉(zhuǎn)變機理,對于合成更優(yōu)良的水凝膠及其應(yīng)用具有至關(guān)重要的指導(dǎo)性意義。本論文采用近紅外光譜法對溫敏性水凝膠的相轉(zhuǎn)變機理進行了研究。首先,通過過硫酸銨(APS)引發(fā)N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)聚合成功合成了溫敏性的聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝膠,并采用掃描電鏡(SEM)和紅外(IR)對其表觀形貌和官能基團進行了表征。結(jié)果表明,其表面呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu),斷面分層,充滿褶皺。此外,進一步確定了基團在近紅外區(qū)域的譜帶歸屬。其次,采集了 PNIPAM水溶液和水凝膠變溫過程的近紅外光譜,并對光譜進行了主成分分析(PCA)、二階導(dǎo)數(shù)分析和多元曲線分辨-交替最小二乘(MCR-ALS)分析,得到N-H、-CH3和-CH2-在升溫和降溫中的變化規(guī)律,并根據(jù)MCR-ALS結(jié)果分析了相轉(zhuǎn)變的原因,分析結(jié)果表明水凝膠在升溫和降溫過程中發(fā)生了可逆的相轉(zhuǎn)變;水凝膠中N-H、-CH3和-CH2-在相轉(zhuǎn)變開始之前就發(fā)生變化,且親水的N-H比疏水的-CH3和-CH2-變化早,變化速度大,-CH3比-CH2-變化的更早,降溫過程的相轉(zhuǎn)變是升溫過程的逆過程,但是降溫過程相對于升溫過程,其相轉(zhuǎn)變溫度滯后。相轉(zhuǎn)變的原因是升溫導(dǎo)致親水基團與水之間的氫鍵減弱,以及聚合物鏈的構(gòu)象發(fā)生coil-globule的轉(zhuǎn)變,相轉(zhuǎn)變溫度滯后的原因是在升溫過程分子鏈發(fā)生收縮和纏繞,降溫過程纏繞沒有及時解開。最后,探究了不同條件對相轉(zhuǎn)變溫度的影響。結(jié)果表明,體系中水含量、PNIPAM分子量對PNIPAM水溶液的相轉(zhuǎn)變溫度影響較小;加入NaCl,相轉(zhuǎn)變溫度減小;聚(N-異丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)[P(NIPAM-co-AA)]中隨著AA含量的增加,相轉(zhuǎn)變溫度不斷升高,并且P(NIPAM-co-AA)水凝膠的相轉(zhuǎn)變由原來PNIPAM水凝膠的突變過程變?yōu)榱藵u變過程。
【圖文】：

界微小的物理刺激（如溫度，電場，磁場，光，壓力，聲音等）或化學(xué)刺激（如ｐＨ，逡逑離子強度，溶劑成分，分子種類等），并且發(fā)生響應(yīng)，在響應(yīng)過程有顯著的溶脹行為逡逑或響應(yīng)性，如圖１－１所示［１９］。逡逑１逡逑

過將ｐＨ敏感的丙烯酸接枝到溫度敏感的聚Ｎ－異丙基丙烯酰胺中實現(xiàn)。逡逑１．３智能水凝膠的形成逡逑通常來說，智能水凝膠的形成方式有四種，，如圖１－３所示［５５］，圖（ａ）是通過光逡逑聚合的方式形成水凝膠，具體來說，是將適當?shù)膯误w按照某種配方混合，然后用合適逡逑波長的光束照射單體共混物，使之發(fā)生反應(yīng)，形成聚合物，最終在水中形成水凝膠。逡逑圖（ｂ）是通過物理交聯(lián)的方式形成水凝膠，具體來說，可分為三種情況，（ｉ）聚合逡逑物帶有相反的電荷，相互吸引形成物理交聯(lián)的聚合物；（ｉｉ）通過反離子，形成聚合逡逑物；（ｉｉｉ）在某些情況下，聚合物可能會部分結(jié)晶，而微晶則充當交聯(lián)點，形成聚合逡逑物；這些聚合物在水中形成水凝膠。圖（ｃ）是疏水段Ａ和親水段Ｂ聚合形成嵌段共逡逑聚物，最終在水中形成水凝膠。圖（ｄ）是通過化學(xué)交聯(lián)的方式形成水凝膠，具體來逡逑說是通過擁有兩個或兩個以上雙鍵的單體，在聚合過程中充當連接點，將聚合物的分逡逑子鏈連接起來
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O648.17;O657.33

【參考文獻】

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本文編號：2600993