新型聚类温敏性微凝胶的合成与表征.docx

新型聚(N-异丙基丙烯酰胺)类温敏性微凝胶的合成与表征聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)类响应性微凝胶胶粒因在药物控制释放、生 物物质分离和光子晶体等领域有着广阔的应用前景，而备受人们关注制备流体 力学直径(D_H )小、单分散性好、稳定性高、表面无污染等特征的微凝胶成为这 一领域需要解决的重要课题本文从分子设计的角度出发，通过改变交联剂种类、 加料方式和聚合方法，以及引入疏水性单体改性等途径以制备小粒径、单分散性 良好的、新型的具有温度响应性能的PNIPAM类微凝胶;系统地研究了所得微凝胶 的结构形态、单分散性和相转变行为；同时将微凝胶作为添加剂用于制备具有快 速响应性和高力学性能的水凝胶;取得了以下主要研究结果：1 .以N,N, -亚甲基 双丙烯酰胺(MBA)作为化学交联剂，丙烯酸叔丁酯(tBA)为功能性单体，与N-异丙 基丙烯酰胺(NIPAM)共聚，采用无皂乳液聚合方法(SFEP)合成出具有温敏性的 poly(NIPAM-co-tBA)微凝胶，详细地研究了 MBA和tBA含量对PNIPAM微凝胶结构 形态和体积相转变温度(VPTT)的影响结果表明,poly(NIPAM/MBA)和 poly(NIPAM-co-tBA)微凝胶粒径单分散性好，表面无污染，水中分散稳定性高，在 33°C左右发生体积相转变。

当MBA/NIPAM的摩尔比从5.65%增加至22.58%,微凝胶的粒径先下降后升 高,VPTT略有增加，相变温度范围变宽当tBA/NIAPM的摩尔比从12.90%增加至 38.71%,胶粒呈有序排列，可形成胶态晶体;VPTT从33 C下降到18C,范围变宽； 消溶胀度从23下降至12,D_H在800〜200nm2.采用锂蒙脱石(Hectorite)作为 物理交联剂，疏水性单体tBA作为第二共聚单体，由SFEP方法制备了 poly(NIPAM/Clay/tBA)微凝胶结果表明，剥离的锂蒙脱石片层作为交联剂，是以 氢键、离子键或配位键与polyNIPAM分子链作用，交联点分布均匀，且交联效率高; 所得微凝胶分散液经离心后呈淡蓝色,D_H在150〜360nm,VPTT范围窄化;当 Hectorite/NIPAM 的重量比从 7%增加至 28%时,poly(NIPAM/clay)微凝胶的 VPTT 基本维持在32C，但温度敏感性下降,D_H先下降后增加，消溶胀率先增加后下降; 随tBA含量的增加,poly(NIPAM/tBA/clay)微凝胶的单分散性增加，温度敏感性 降低,D_H先下降后增加,VPTT逐渐下降。

3.采用半间歇无皂乳液聚合方法(SB-SFEP)制备得到低D_H的PNIPAM和 poly(NIPAM-co-AAc)微凝胶结果表明，相比于传统间歇法(batch method)制备 的微凝胶，由SB-SFEP制备的微凝胶透明度高、相转变温度范围窄，但单分散性差; 调节滴加速率可制得不同粒径大小的微凝胶;所得poly(NIPAM-co-AAc)微凝胶 的D_H为60〜230nm,且随AAc含量的增加而下降，其羧基主要分布在胶粒内 部,AAc的加入提高了微凝胶的VPTT，但温敏性下降;而采用间歇法制备的核壳型 poly(NIPAM-co-AAc)微凝胶的羧基主要分布在胶粒外部,D_H值在350〜1700nm 范围，且随AAc含量的增加而增加；随溶液pH值的增加，微凝胶的D_H先增加后略 有下降，随温度的升高,D_H下降4.采用反相乳液聚合方法制备了具有温敏性的 PNIPAM微凝胶结果表明，纯化后的PNIPAM微凝胶分散液的VPTT仍在32°C左右， 但D_H显著下降，在180〜308nm之间，随温度增加而下降;胶粒的单分散性增加， 粒子间排列紧密,有相互聚集的趋势5.分别以半间歇法制备的PNIPAM和poly(NIPAM-co-AAc)微凝胶为添加剂， 制备了具有快速响应性和较佳力学性能的poly(NIPAM/MBA)和poly(NIPAM/Clay) 水凝胶。

结果表明，化学交联水凝胶的响应速率有很大提高，物理交联水凝胶的力 学性能明显改善,而两者的VPTT仍维持在33C左右微凝胶的加入使得MBA交 联水凝胶网络的孔径增加，数目减少,具有更小粒径poly(NIPAM-co-AAc)微凝胶 的加入相比于PNIPAM微凝胶改善效果明显;微凝胶的D_H越小，离子性基团越多， 溶胀度越高;加入微凝胶胶粒后的PNIPAM水凝胶在温度刺激下显示出良好的溶 胀-消溶胀的可逆性;微凝胶的加入可以提高poly(NIPAM/Clay)水凝胶的拉伸强 度。