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。

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。

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.

多重响应的单分散聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)纳米水凝胶的制备及性能表征

以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）与丙烯酸（AA）为单体,在水相中通过乳液聚合法制得具有温度、pH双重响应的单分散聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸）（P（NIPAM-co-AA））纳米水凝胶。利用动态光散射仪（DLS）、原子力显微镜（AFM）和傅里叶红外光谱仪（FT-IR）对纳米水凝胶的尺寸、形貌和化学组成进行了表征,讨论了单体含量和乳化剂含量对凝胶粒径和多分散指数（PDI）的影响,同时探究了纳米水凝胶的温敏性和pH敏感性。结果表明：当AA为单体总物质的量分数的20%、乳化剂用量为0.05g时,制得的球形纳米水凝胶形态均匀规整,水合直径为403nm,PDI仅为0.033,且对温度和pH具有双重敏感,尤其在pH为4~6时,响应极为明显。

聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶对铜离子的体积响应动力学

采用微波辐射法制备了N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸共聚水凝胶,探讨了该水凝胶对Cu2+的响应动力学,并估算出此过程中水凝胶的体积收缩速率常数及其反应活化能,同时建立了Cu2+浓度对水凝胶体积收缩响应速率常数影响的数学关系模型。实验结果表明,水凝胶对Cu2+所产生的体积收缩响应符合拟一级动力学反应。在40~60℃水溶液中,水凝胶的收缩速率随溶液中Cu2+浓度的增高而加快,其反应活化能在36~42 kJ.mol-1之间,且随着溶液中Cu2+浓度的增大而逐渐减小。重复性实验表明,该共聚水凝胶经过3次体积收缩(50.0℃溶液)/溶胀(6.0℃溶液)的循环实验,它在含Cu2+水溶液中对温度变化仍能保持高灵敏度的体积收缩/溶胀响应,而且其3次体积收缩/溶胀响应值几乎一样,有很好的重现性。

快速响应大孔聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸)水凝胶的制备及性能研究

在不同浓度的氯化钠水溶液中,成功制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸)[P(NIPAM-co-MAA)]水凝胶,用红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、测溶胀比对凝胶性能进行了表征,讨论了凝胶内部微观结构的形成机理,以及它们对凝胶性能的影响。发现当氯化钠浓度大于0.3 mol·L-1时凝胶内部形成孔洞网络结构,随着其浓度的增加孔洞网络结构越来越明显,同时凝胶表现出较快的响应速率。

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。

聚丙烯酸-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)嵌段共聚物的合成及其温度和pH值敏感性自组装研究

通过原子转移自由基聚合方法,在丁酮/异丙醇混合溶剂中合成了分子量可控和分布较窄的聚丙烯酸叔丁酯-b-聚N-异丙基丙烯酰胺(PtBA-b-PNIPAM)嵌段共聚物,用GPC和1H NMR对其结构进行了表征.PtBA-b-PNIPAM在甲苯中水解得到聚丙烯酸-b-聚N-异丙基丙烯酰胺(PAA-b-PNIPAM).用动态光散射技术对PAA-b-PNIPAM在水溶液中的自组装行为随pH值和温度变化的响应进行了初步研究.

温度及pH敏感聚(丙烯酸)/聚(N-异丙基丙烯酰胺)互穿聚合物网络水凝胶的合成及性能研究

合成聚（丙烯酸）／聚（Ｎ异丙基丙烯酰胺）互穿聚合物网络（ＰＡＡｃ／ＰＮＩＰＡＩＰＮ）水凝胶，具有温度及ｐＨ双重敏感特性．这种水凝胶在弱碱性条件下的溶胀率远大于酸性条件下的溶胀率．在酸性条件下，随着温度上升，凝胶的溶胀率也随之逐渐上升；而在弱碱性条件下，温度低于聚（Ｎ异丙基丙烯酰胺）（ＰＮＩＰＡ）的较低临界溶解温度（ＬＣＳＴ）时，溶胀率也随着温度的上升而上升，当温度达到ＬＣＳＴ时，凝胶的溶胀率突然急剧下降，并随着温度的逐渐上升而下降．

聚丙烯酸叔丁酯-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)嵌段共聚物的制备及其自组装

以氯化亚铜/N,N,N′,N",N"-五甲基二乙撑三胺为催化体系、丁酮和异丙醇为混合溶剂,采用原子转移自由基聚合法制备了大分子引发剂聚丙烯酸叔丁酯(PtBA-Cl)和聚丙烯酸叔丁酯-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PtBA-b-PNIPAM)两亲性嵌段共聚物。用红外光谱和核磁共振谱表征PtBA-b-PNIPAM嵌段共聚物的结构,动态光散射及透射电镜研究嵌段共聚物在溶液中的温度响应性。结果表明:胶束的体积相转变温度在33℃左右;随着温度的增加,胶束的粒径逐渐减小。

粘土对N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸叔丁酯共聚形成微凝胶的影响

以无机粘土(锂蒙脱石)作为物理交联剂,在不加任何乳化剂的条件下,通过无皂乳液聚合制备了一系列粒径在250nm左右且具有温敏性的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酸叔丁酯(tBA)共聚微凝胶,并通过傅立叶变换红外光谱、扫描电镜、准静态光散射、X射线衍射仪和差示扫描量热法对所合成微凝胶的化学结构、表面形态和温度敏感性进行了表征.研究表明,粘土起到交联剂的作用;tBA的引入可以调节微凝胶的体积相转变温度;所制得的粘土交联微凝胶具有较好的粒径分布且粒径在140nm至350nm之间.

聚丙烯酸/聚(N-异丙基丙烯酰胺)互穿网络水凝胶的制备及其性能

采用分步法制备了聚丙烯酸/聚N-异丙基丙烯酰胺互穿网络水凝胶,研究了该互穿水凝胶在不同温度和酸性条件下的溶胀性能。结果表明,该互穿水凝胶在pH=2的酸性条件下的吸水率为18 g/g,而在pH=10的碱性条件下吸水率达38 g/g,体现出明显地pH敏感性能;同时,该互穿水凝胶兼具热缩温敏性能。

N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸叔丁酯共聚微凝胶的温敏性

以一定量的N-异丙基丙烯酰胺(N IPAM)为主单体,以亚甲基双丙烯酰胺(M BA)为交联剂,使用丙烯酸叔丁酯(tBA)为共聚单体,通过改进的无皂乳液聚合方法制备了具有温敏性的P(N IPAM-co-tBA)微凝胶。傅立叶变换红外光谱分析结果证实了微凝胶的化学结构,扫描电镜观察表明该微凝胶为单分散性良好的球形形状。P(N IPAM-co-tBA)微凝胶的体积相转变温度在较宽的范围内可由共聚单体tBA的用量进行调节,但随着tBA用量的增加,微凝胶的温敏性逐渐下降。由于tBA共聚单元增加了聚合物链的疏水性,因此P(N IPAM-co-tBA)微凝胶的溶胀比随着凝胶网络中tBA单元含量的增加而下降。

AFM在N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物微凝胶粒子性能研究中的应用

通过无皂乳液聚合得到不同丙烯酸(AAc)含量的交联N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚物(P(NI-PAM-co-AAc))微凝胶,利用原子力显微镜(AFM)对其形态和环境敏感性进行了分析。结果发现,该凝胶粒子大小均一,直径约800nm;当环境温度由15℃升至50℃时,粒子的体积缩小,这表明P(NIPAM-co-AAc)微凝胶具有温度敏感性。

温度和pH敏感聚(N-异丙基丙烯酰胺)/丙烯酸水凝胶的制备与性能研究

利用乳液聚合法制备了PNIPAm智能水凝胶与具有温敏、pH值敏感特性的PNIPAm/AAc水凝胶。利用SEM、粒度分析对制备样品的物相结构、形貌进行了测试表征,表征结果显示聚合物具有单分散性,且聚合物微球具有良好的温敏性,其最低临界相变温度为31℃。进而考察了PNIPAm、PNIPAm/AAc与人血清白蛋白(HSA)的结合率情况,结果表明,PNIPAm共聚了丙烯酸(AAc),相互交联的高分子链间作用增强,聚合物分子呈收缩状态,高分子的空间网状结构变得致密。当温度和pH值发生变化时,对HSA结合率也发生相应地改变。当温度低于LCST温度时,PNIPAm/AAc构造发生改变,链内收缩导聚合物疏水,降低了对HSA结合率的影响。当碱性逐渐增强时,分子链中的氨基增多,它会与PNIPAm分子链上的官能团发生氢键作用,因此HSA的结合率呈现增加趋势。

聚N-异丙基丙烯酰胺-聚丙烯酸纳米胶囊的制备与载药性能研究

以羟丙基纤维素-聚丙烯酸(HPC-PAA)高分子复合物微粒为模板,通过自由基聚合反应在模板表面聚合单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm),形成HPC-PAA-PNIPAm复合物纳米微粒,平均粒径约为130 nm。调节体系的pH值至8.0去除HPC模板后,获得中空结构的PNIPAm-PAA纳米胶囊,粒径约为500 nm。以盐酸阿霉素(Dox)作为模型药物,考察了PNIPAm-PAA纳米胶囊作为药物载体的相关性能。研究表明:PNIPAm-PAA纳米胶囊和Dox分子通过正负电荷的相互吸引实现有效结合,载药量高达130%;同时,载药纳米胶囊表现出很好的药物缓释效果。

pH及温度敏感性N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚微凝胶的制备与表征(英文)

通过无皂乳液聚合得到了N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸的无规共聚物微凝胶,用电导仪测定了该微凝胶的表面羧基含量,用分光光度计测定了水凝胶溶液透光率在不同pH值和温度条件下的变化。结果表明,该微凝胶表面羧基含量随着聚合反应中丙烯酸质量分数的增加而增大;微凝胶表面羧基含量直接影响微凝胶的环境敏感性。

含系列丙烯酸酯链节的N-异丙基丙烯酰胺共聚物温敏性能的研究

采用溶液聚合法合成了不同配比的N-异丙基丙烯酰胺／丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯线型共聚物，红外光谱对它们进行了表征；在远高于试样低临界溶液温度，采用逐步降温法测定了不同线型结构共聚物的溶胀比。研究表明共聚物组分比对共聚物温敏性能有显著影响，提出的临界线型水凝胶形成温度具有与LCST相似的物理意义，两者的差值可以表征聚合物对温度响应的灵敏程度。

磁性聚N-异丙基丙烯酰胺-聚丙烯酸纳米复合微球的制备与性能研究

以天然高分子羟丙基纤维素-聚丙烯酸(HPC-PAA)胶体微粒为模板,通过沉淀聚合法获得中空结构的聚N-异丙基丙烯酰胺-聚丙烯酸(PNIPAm-PAA)纳米胶囊,平均粒径约为500 nm;然后运用静电作用自组装法和原位还原法将Fe3O4磁性纳米粒子负载于PNIPAm-PAA纳米胶囊上,制备获得Fe3O4/PNIPAm-PAA磁性纳米复合微球,粒径约为400 nm。制得的复合微球不仅具有一定的铁磁性(饱和磁化强度为5.5(A·m2)/kg,而且对抗肿瘤药物——盐酸阿霉素(Dox)显示了较高的载药率和较好的体外缓释效果,有望成为一种新型的靶向药物载体应用于药物输送体系。