偶氮苯基小分子光控聚N-异丙基丙烯酰胺在离子液体中的自组装

偶氮苯基材料因其具有可逆的光致顺反异构特性,可调控聚合物的自组装行为而受到广泛关注。采用不同结构且广泛商业化的偶氮苯基小分子(偶氮苯(AZO)、对羟基偶氮苯(AZO-OH)、对氨基偶氮苯(AZO-NH2)、二甲基黄[AZO-N(CH_(3))_(2)])作为光分子开关,控制聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)在1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺([C2mim][NTf_(2)])离子液体中的自组装行为,探讨不同偶氮苯基末端基元对于PNIPAm自组装相行为的影响。结果表明,偶氮苯基小分子均能有效调控PNIPAm在[C2mim][NTf_(2)]离子液体中的相变响应行为,但不同的末端基元对于PNIPAm的相变温度及相变区间影响甚微。结合原位变温红外谱图分析可知,紫外光照强化了PNIPAm与离子液体之间的相互作用,从而抑制了PNIPAm侧链间的相互聚集,这将促进紫外光照条件下“溶剂化”效应的发生,可获得更低的相变温度。

智能窗口用热响应聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的研究进展

本文综述了智能窗口用热响应聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的热响应机理,介绍了该水凝胶材料的制备方法及相关的性能,阐述了影响PTC效应的主要因素及提高其稳定性的方法,展望了智能窗口用热响应聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶未来的研究方向和发展前景。

聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶的制备及性能研究

当外界环境发生变化时,环境敏感型水凝胶的物理性质或化学性质会随之发生改变,大部分水凝胶对环境的响应比较单一。以丙烯酸(AA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为原料制备的聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶既可以对温度变化也可以对pH值变化做出响应。实验采用一锅法制备了聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶,通过调节丙烯酸的中和度、丙烯酸(AA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)两种单体的配比、交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰(BIS)和引发剂过硫酸钾(KPS)的用量,研究其对水凝胶的吸水性能、拉伸性能的影响,并考察了所制备的聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶对温度及pH响应性能。实验结果表明:当丙烯酸的中和度为125%、n(NIPAm)∶n(AA)=0.3∶1、BIS的质量分数为0.5%、KPS的质量分数为1%时,制备的水凝胶溶胀率最大且有一定的弹性,室温下吸水率达179.73 g/g。该水凝胶在酸性缓冲溶液(pH值=3)中收缩,当缓冲溶液的pH值大于3,水凝胶发生溶胀,具有灵敏可逆的pH响应性能,同时该水凝胶兼具热缩温敏性能。

疏水改性聚N-异丙基丙烯酰胺的性能及对溶液组成的依赖性

采用自由基胶束水溶液聚合方法制备了疏水改性聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶(P(NIPA-co-MA/EA/BA/DA)),研究了该类水凝胶和PNIPA水凝胶在去离子水及NaCl、Na2SO4、乙醇水溶液中的溶胀行为及与温度的关系。结果表明,聚合物水凝胶在水溶液中的行为与凝胶化学结构、温度、水溶液中的溶质的种类和含量有关。

海藻酸钠和聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络水凝胶的溶胀动力学研究

以海藻酸钠 (SA)和N 异丙基丙烯酰胺 (NIPAM)为原料 ,制备出具有温度敏感性的半互穿网络水凝胶 (SA PNIPAMsemi IPN) .主要研究了海藻酸钠用量、水介质温度及pH值对该凝胶溶胀速率的影响 .结果表明 ,在PNIPAM最低临界溶解温度 (LCST)以下 ,该凝胶的溶胀速率随着凝胶网络中SA组分的增加而增大 ,且溶胀速率取决于高分子链的松弛速率 ;pH对凝胶溶胀速率的影响与温度有关 ,温度对溶胀速率的影响与pH有关 .

N-异丙基丙烯酰胺/N-羟甲基丙烯酰胺共聚物及其水凝胶的合成及其温敏性研究

通过自由基聚合合成了 N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)与N-羟甲基丙烯酰胺(NHMPA)的共聚物及其水凝胶。研究发现,调节两单体的配比可得到不同的低临界溶液温度(LCST)值的共聚物及水凝胶。结果表明,NHMPA的加入不改变PNIPAm的温敏性,但可有效的调节其LCST值。

PEG作为成孔剂对聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶性能的影响

以PEG400,1000,6000为成孔剂,合成了一系列聚(N-异丙基丙烯酰胺co丙烯酸)水凝胶,研究了成孔剂分子量和数量对凝胶性能的影响.结果表明,聚乙二醇(PEG)分子充当成孔剂,不参与反应.PEG分子量越大,投料越多,所得凝胶孔的孔径越大,孔数目越多,在室温时可以容纳更多的水分子,因而溶胀率也越大.凝胶的大孔结构有利于水分子的进出,所以响应速率比普通共聚凝胶快.随着PEG分子量增大,孔数目增多,响应速率相应变快.

温度及pH敏感N-异丙基丙烯酰胺/β-环糊精水凝胶的合成与性能研究

用顺丁烯二酸酐 (MAH)对具有分子包结能力的 β 环糊精 (β CD)进行化学改性 ,合成出了丁烯二酸单酯化 β CD单体 (MAH β CD) .通过氧化还原自由基引发MAH β CD与N 异丙基丙烯酰胺 (NIPA)聚合 ,合成出含 β CD结构单元的新型水凝胶 .用核磁共振、红外光谱及元素分析对MAH β CD单体及共聚物的结构和组成进行了表征 .溶胀研究结果表明 ,该水凝胶具有较好的pH、温度及离子强度敏感性 ;并且水凝胶在较高羧基(—COOH)含量和弱碱环境中 。

聚N-异丙基丙烯酰胺接枝核孔膜微观结构及温敏响应特性

采用等离子体诱导填孔接枝聚合法在聚碳酸酯核孔(PCTE)膜上成功地接枝了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM),采用X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪和水通量实验,系统地研究了PNIPAM-g-PCTE膜的化学成分、微观结构和温敏特性,以期为环境感应型开关膜的设计和制备提供指导.结果表明,PNIPAM被均匀地接枝在PCTE膜表面和膜孔中;当填孔率F<44.2%时,PNIPAM-g-PCTE膜的膜孔由于孔内接枝物的体积变化而表现出温敏开关特性,并且膜孔径随着F的增大而减小;当F>44.2%以后,水溶液中膜的膜孔被溶胀的PNIPAM接枝链堵塞,此时PNIPAM-g-PCTE膜不再具有温度开关特性;40 ℃时膜孔被完全堵塞的临界填孔率范围在30%～40%之间;随着温度从25 ℃增加到40 ℃,PNIPAM-g-PCTE膜表面的接触角也从58.5°增加到87.9°;PNIPAM-g-PCTE膜水通量的温敏开关特性主要取决于膜孔径的变化,而不是膜表面亲水性的改变.

N-异丙基丙烯酰胺共聚物的温敏性

采用自由基水溶液聚合方法制备出了N-异丙基丙烯酰胺(N IPA)温敏共聚物P(AM-N IPA);首次在P(AM-N IPA)结构中引入丙烯酸钠(N aAA)单体结构单元,合成了离子型共聚物P(AM-N IPA-N aAA);考察了共聚物P(AM-N IPA)和P(AM-N IPA-N aAA)溶液温敏性的影响因素;分别采用荧光光谱分析法以及乌氏黏度计稀释法对共聚物溶液温敏机理进行了研究。结果表明,不同共聚单体的配比以及单体含量对共聚物溶液低临界溶解温度(LCST)均有显著影响;当温度高于共聚物低临界溶解温度时,共聚物分子链上的疏水基团的缔合作用增强,导致疏水聚集结构的形成,聚合物分子链发生去溶剂化作用,在共聚物稀溶液中表现为线团收缩,在共聚物亚浓溶液中表现为共聚物分子间聚集发生相分离。

快速响应大孔聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶的合成及表征

以聚乙二醇 60 0 0为成孔剂 ,由自由基引发 N -异丙基丙烯酰胺 ( NIPA)和丙烯酸 ( AAc)共聚交联得到大孔凝胶 ,研究了凝胶对环境温度的响应性能 .在凝胶制备过程中 ,PEG60 0 0分子充当成孔剂 ,得到的凝胶具有大孔结构 .这种大孔结构有利于水分子的进出 ,大孔凝胶对温度变化有较快的响应速率 .增加亲水单体AAc的含量 ,凝胶的 LCST有所升高 ,凝胶的亲水性增强 ,在较低温度下凝胶的溶胀率也随之升高 .振荡实验表明 。

快速响应的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶 Ⅱ.热力学行为及水的状态研究

对使用CaCO3为成孔剂合成的快速响应的温敏性聚 (N 异丙基丙烯酰胺 ) (PNIPA)水凝胶进行了热力学行为和水的状态研究 .热力学研究表明 ,多孔结构的PNIPA水凝胶的平衡膨胀比随着反应物中CaCO3含量的增加而增加 ,随着交联剂浓度的增加而显著减小 ,但相转变温度均不受影响 .在水溶液中加入NaCl则使PNIPA水凝胶的相转变温度 (LCST)线性减小 .利用DSC分析了水凝胶中水的存在状态 ,证明了上述多孔PNIPA水凝胶中存在三种不同状态的水 。

壳聚糖与N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚凝胶的辐射合成及性能研究

采用γ辐射技术引发壳聚糖与N异丙基丙烯酰胺进行接枝共聚,制备了温度及pH敏感水凝胶.研究了单体浓度、辐射剂量等对接枝率和接枝效率的影响,并用13CCPMASNMR和TG表征了接枝物的结构.研究结果表明,用γ射线引发壳聚糖接枝异丙基丙烯酰胺具有较高的接枝率和接枝效率,接枝的聚合物具有明显的温度及pH敏感的特点.

温敏性聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺及其应用

聚N-异丙基丙烯酰胺由于其大分子侧链上同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基而具有良好的温敏性能,作为一种新型的智能材料得到广泛的应用;这种由温度敏感性而引起高聚物产生的智能型和记忆效应成为国际上高分子领域一个新的研究热点。综述了聚N-异丙基丙烯酰胺的温敏机理,合成的分类及其特点,在药物释放、酶的固定、物料分离、免疫分析和医用生物高分子材料等方面的应用,并提出今后的发展方向。

pH敏感性和温敏性聚丙烯酸钠与聚N-异丙基丙烯酰胺互穿网络材料的合成及其溶胀行为的研究

制备了对温度和pH值具有双重敏感性的PAANa/PNIPAM互穿网络(IPN)材料,测定了IPN的平衡溶胀度和在不同温度和pH中的溶胀度变化的行为。结果显示,这种材料能分别在32℃和pH为5.5发生溶胀行为的突变, 溶胀度突变范围明显高于以往文献所报道的类似材料的变化值。根据它在温度变化和pH值变化中的溶胀行为可以得知,在网络中这两种分子链是独立作用的,但是相互之间又有影响。

表面强化交联聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的温敏和浓缩分离性能

为了提高聚(N异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)凝胶粒子的浓缩分离效果,以过硫酸铵/N,N,N′,N′,四甲基乙二胺为引发体系,N,N′亚甲基双丙烯酰胺(BIS)和二乙烯苯(DVB)为复合交联剂,通过反相悬浮聚合合成了表面强化交联的PNIPA凝胶粒子.考察了凝胶颗粒形态、温敏特性及其浓缩分离聚乙二醇/水性能.发现得到的凝胶为紧密珠状粒子,低临界溶解温度为32℃;随着溶质聚乙二醇相对分子质量增大或浓度减小,凝胶对聚乙二醇/水的分离效率提高;增加合成PNIPA凝胶时的BIS用量,可提高凝胶对聚乙二醇/水的分离效率,但溶胀率显著下降;增加DVB用量,分离效率大幅提高,而凝胶溶胀率基本不变.

纳米TiO_2/聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶的合成及其表征

通过利用偶联剂和超声分散将TiO2表面功能化,在其表面引入烯键,与聚N-异丙基丙烯酰胺在交联剂存在下共聚,制备了不同纳米TiO2含量的聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶.采用红外光谱、扫描电镜、紫外光谱、热重分析、动态粘弹谱仪等表征了复合水凝胶的微观结构和形貌,测试了复合凝胶材料对紫外线的吸收、热稳定性、机械强度及其韧性.结果表明:纳米TiO2粒子的引入,使得复合凝胶材料对紫外线吸收效果显著,凝胶的稳定性、机械强度及韧性得到明显改善.

聚N-异丙基丙烯酰胺/纳米SiO_2复合水凝胶的合成及溶胀性能

通过纳米SiO2的表面功能化,在其表面引入乙烯基功能基团,在H2OTHF的混合溶剂中,超声分散后,交联剂N,N′亚甲基双丙烯酰胺存在时,于25℃下使其与N异丙基丙烯酰胺共聚,制得聚N异丙基丙烯酰胺纳米SiO2复合水凝胶,并用FTIR和SEM对产物进行了表征.研究了凝胶的溶胀动力学,消溶胀动力学和温度敏感性.实验结果表明,纳米SiO2的引入,改善了聚N异丙基丙烯酰胺水凝胶在低温时的溶胀性能和在高温时对水的释放性能,并讨论了引起这些性能改变的原因.

海藻酸钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶的制备及性能研究

由海藻酸钠(SA)和聚(N 异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)制得的半互穿网络水凝胶具有温度及pH敏感特性。在酸性(pH=1.3)和弱碱性条件(pH=7.4)下,研究了温度对该凝胶溶胀度的影响,结果表明,该凝胶溶胀度均随着温度的提高而下降,但在pH=1.3时,溶胀度小于PNIPAAm水凝胶的;在pH=7.4时,结果正好相反。在25℃和37℃的条件下,分别考察pH对该凝胶溶胀度的影响,结果表明,在25℃时该凝胶有良好的pH敏感性,而在37℃时,敏感性不明显。同时也发现该凝胶对pH、温度的脉冲刺激有较快的响应性。

含疏水链节的聚N-异丙基丙烯酰胺共聚物的温敏性

采用溶液聚合法合成了一系列N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸丁酯的无规共聚物,用浊度观测法和光散射法测定了不同共聚物水溶液的温敏相转变行为。结果表明:所得共聚物的低临界溶解温度(LCST)均低于均聚物PNI-PAM的,酯类单体的结构和含量对共聚物的LCST有显著影响,其中酯基上的烷基对共聚物LCST的影响能力大于丙烯酸酯α位上的烷基,前者对增大共聚物的疏水性有更大贡献。通过NIPAM与特定丙烯酸酯单体进行无规共聚可以合成转变温度低于PNIPAM均聚物且具有预设LCST数值的水溶性温敏聚合物。