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。     

P(MAA-co-AM)纳米水凝胶的制备与表征

利用单体对之间的氢键特殊相互作用,采用一步反应在水相中共聚甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AM)和交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA),制备了pH响应性共聚物P(MAAco-AM)纳米水凝胶。采用纳米粒度与电位分析仪、傅里叶红外光谱仪、透射电子显微镜、场发射扫描电镜等对P(MAA-co-AM)纳米水凝胶的尺寸、形貌、组成和结构进行了表征。系统研究了反应参数对P(MAA-co-AM)纳米水凝胶的影响。结果表明:当两单体等物质的量投料时所制备的P(MAA-co-AM)纳米水凝胶粒径分布最窄(〈Dh〉=129nm,PDI=0.095),且其粒径随着两单体用量的增加而增大。随着单体加入时间的延长或EGDMA用量的增加,P(MAA-co-AM)纳米水凝胶的粒径逐渐变小。P(MAA-co-AM)纳米水凝胶表现出极好的pH响应性:当介质的pH从4增加到8时,溶胀比高达7,体积扩张了343倍。     

光化学合成P(DMAA-co-MMA)/Nano-SiO2复合水凝胶及其性能研究

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体,Irgacure 2959为光引发剂,N,N′-二甲基双丙烯酰胺(Bis)为交联剂,利用紫外光引发自由基聚合制备了聚N,N′-二甲基丙烯酰胺(PDMAA)及P(DMAA-co-MMA)水凝胶,并通过加入少量表面改性后的纳米SiO₂对该水凝胶进行改性,制得了P(DMAA-co-MMA)/纳米SiO₂复合水凝胶,用FT-IR和SEM对产物进行了表征,同时研究该复合凝胶的溶胀动力学、消溶胀动力学、pH值响应性、离子强度等.该方法简便、快捷,大大缩短了聚合时间,合成过程仅需2-3 min.     

热敏性珠状水凝胶的合成及其萃取分离性能的研究

热敏性水凝胶是指凝胶在水中在某一临界温度附近,随温度的微小变化,水凝胶的体积会发生突跃性变化。该性能可用于极稀的生物物质水溶液的浓缩和萃取分离。本文研究了用反相悬浮聚合法合成N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和N、N-次甲基双丙烯酰胺(Bis)的珠状水凝胶以及水凝胶的分离性能。     

温敏性异丙基丙烯酰胺-二氧化硅透明质酸核壳型杂化微凝胶的合成和体积相变行为

通过溶胶-凝胶法,利用硅烷偶联剂(KH550)对纳米SiO2颗粒进行原位改性,使其表面带正电。改性后的SiO2颗粒(MSiO2)通过静电作用吸附带负电的透明质酸(HA)形成核壳颗粒(HA-MSiO2)。进一步在壳层HA链上接枝聚合N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)制得核壳结构温敏性杂化微凝胶(PNIPAM-HA-MSiO2),并用AFM和SEM表征其在云母表面的成膜性能。结果表明:HA-MSiO2核壳颗粒平均粒径约为182 nm,壳层厚度15 nm,其粒径或壳层厚度可以通过改变MSiO2溶液或HA溶液的浓度来调节;温敏性PNIPAM-HA-MSiO2微凝胶的体积相变温度为32°C,与PNIPAM溶液的最低临界溶解温度(LCST)一致,在体积相变温度以下旋涂于云母表面的微凝胶呈现球形颗粒,体积相变温度以上旋涂膜可以转变为致密的膜。     

一锅法制备YF_3:Yb~(3+)-Er~(3+)纳米晶复合PNIPAm-co-PAA纳凝胶及其荧光温敏行为

采用巯基乙胺为配体,以硝酸铒(Er(NO3)3),硝酸镱(Yb(NO3)3),硝酸钇(Y(NO3)3)和氟化铵(NH4F)为原料,水热法制备表面含NH2基团的活性YF3:Yb3+-Er3+纳米晶;以过硫酸钾(K2S2O8)为引发剂,借助1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)与N-羟基丁二酰亚胺(NHS)的偶联反应,在活性纳米晶存在下,进行N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm),N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)与丙烯酸的自由基共聚合,一锅法制备了YF3:Yb3+-Er3+/PNIPAm-co-PAA荧光温敏纳凝胶.对制备的纳米晶及纳凝胶的结构与荧光性能进行了表征.结果表明,纳米晶的粒径为6~10 nm,呈单分散分布;纳凝胶的粒径呈多分散分布,粒径主要分布在100~300 nm.PL光谱分析表明,活性YF3:Yb3+-Er3+纳米晶的4F7/2→4I15/2跃迁,在483和496 nm处产生明显的能级劈裂;纳凝胶中,该能级劈裂依然存在,但随温度升高发生耦合;环境温度对纳凝胶的上转换发光强度产生明显影响.     

纤维素纳米纤维接枝聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的制备与表征

将具有温度响应的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)接枝到电纺纤维素纳米纤维膜上,制备温度响应型纤维素接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm-g-Cell)纳米纤维水凝胶。 研究接枝单体(N)与纤维素(c)的质量比、反应温度、反应时间和引发剂浓度对产物接枝率、溶胀性和形貌的影响。 结果表明,最佳聚合反应条件为m(N):m(c)=15:1、反应温度40 ℃、反应时间3 h、引发剂浓度为10 mmol/L,得到PNIPAm-g-Cell接枝率和溶胀率分别为35%和31%。 与PNIPAm相比,PNIPAm-g-Cell水凝胶的低临界相转变温度(LCST)显著升高,说明亲水性纤维素的引入改变了体系的亲疏水平衡。 去溶胀动力学测试表明,0.5 min内接枝率为25%和35%的水凝胶保水率分别降低至93%和61%。 说明接枝率越高PNIPAm-g-Cell水凝胶对温度的响应速度越快,对温度越敏感。     

分子印迹聚合物功能化二氧化硅纳米颗粒的合成及其分离识别马兜铃酸

马兜铃酸是马兜铃科植物中含有硝基菲羧酸基团的一类物质,被广泛应用于各种疾病的治疗,研究表明含有马兜铃酸的植物或植物衍生产品对人体有害,需要监测药物中马兜铃酸的存在。分子印迹聚合物对目标物的高亲和力使其特别适合作为吸附剂从混合物中去除和识别目标物。以SiO₂胶体纳米颗粒为基底,利用表面分子印迹的方法合成了核-壳结构SiO₂表面印迹纳米颗粒(SiO₂@MIP NPs)。采用紫外可见光谱研究了模板分子马兜铃酸Ⅰ和功能单体丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙烯基吡啶、丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺的作用,发现2-乙烯基吡啶与马兜铃酸Ⅰ的作用最强,被选为制备印迹聚合物的单体。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪、氮气吸附比表面分析仪对分子印迹聚合物进行了表征。TEM显示印迹纳米颗粒的粒径在270 nm左右,分子印迹层的厚度为35 nm,有利于模板分子的传输。TEM、FT-IR和热重分析仪的结果均证明实验成功合成了分子印迹聚合物。实验进一步研究了印迹聚合物SiO₂@MIP NPs和非印迹聚合物SiO₂@NIP NPs的吸附性能,并结合SiO₂@MIP NPs和SiO₂@NIP NPs的比表面积和孔径测定数据,发现SiO₂@MIP NPs表面的印迹位点是导致二者吸附差异的主要原因。SiO₂@MIP NPs和SiO₂@NIP NPs的动力学吸附表明SiO₂@MIP NPs具有快的吸附平衡时间(120 s),而且SiO₂@MIP NPs的吸附行为符合Langmuir单分子层吸附。SiO₂@MIP NPs的选择性通过印迹因子(IF)和选择性系数(SC)来评价。实验结果表明,SiO₂@MIP NPs具有高的印迹因子(4.9),对模板结构类似物有较好的选择性,选择系数为2.3~6.6。最后将制备的SiO₂@MIP NPs作为吸附剂用于加标中药样品川木通的预处理,用HPLC进行分析测定,方法的回收率为73%~83%,实验结果显示SiO₂@MIP NPs可作为高选择性材料用于中药中马兜铃酸的选择性分离分析。     

SiO2介导的5 nm金颗粒的高效富集及其催化活性研究

粒径小于10 nm的金纳米颗粒（Au NPs）具有高的表面积与体积比,因此具有极强的催化活性,在催化领域应用广泛.传统湿法合成的金纳米颗粒浓度过低,需要进一步富集才能满足实验要求.然而,小粒径Au NPs在浓缩过程中容易聚集,失去催化活性.在保持催化活性的同时,浓缩小粒径的AuNPs是一个挑战.本工作用500 nm硅烷化修饰的SiO₂颗粒,通过静电相互作用吸附5 nm Au NPs,在室温下自组装形成Au NPs@SiO₂复合物.Au NPs的负载效率可达99.5%,每个SiO₂上负载的Au NPs高达800～1000个,大大提高了Au NPs有效浓度,并且富集到SiO₂表面的Au NPs不会团聚.催化活性研究结果显示,制备得到的Au NPs@SiO₂的催化活性是同浓度Au NPs的3倍.该复合物颗粒重复使用5次后,催化转换效率仍能保持在80%左右.该复合物颗粒能稳定保存一个月,结构和催化活性不变.并且,通过调节Au NPs在SiO₂表面的组装密度,可精确调控Au NPs@SiO₂催化活性.本工作提供了一种制备高浓度小粒径Au NPs的简单方法,并大大提高了Au NPs催化活性,该方法在富集其它小粒径纳米颗粒中具有广泛应用.     

PNI PAM/CS微凝胶的性质测定

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、壳聚糖(CS)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,制备了PNIPAM/CS微凝胶.测定了不同单体配比对微凝胶体积相转变温度(VPTT)的影响和25℃不同pH条件下微凝胶液浊度及粒径的变化.研究表明,PNIPAM/CS微凝胶具有温敏性;并且随着pH的增大,微凝胶粒径先变小后变大,显示pH敏感性;浊度法测定结果与粒径测定一致.     

新型核壳结构水凝胶的合成与表征

以羟丙基纤维素为模板,在水溶液中合成了不含表面活性剂的聚甲基丙烯酸（PMAA）纳米水凝胶。再以该PMAA纳米水凝胶为模板,合成了具有pH和温度双重敏感的聚甲基丙烯酸/聚N-异丙基丙烯酰胺（PMAA-PNIPA）核壳结构纳米水凝胶。对纳米水凝胶的形态、结构、pH以及温度敏感性的表征结果表明,纳米水凝胶粒径为338.8～407.9 nm,并随交联剂用量的增加而减小,其体积相转变具有良好的pH及温度响应性,这种绿色合成的生物相容性新型核壳结构纳米水凝胶具有极为广泛的应用前景。     

聚丙烯酸盐-丙烯酰胺水凝胶的制备及对重金属离子吸附性能的研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为单体,K2S2O8为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成P(AA-AM)水凝胶,通过正交实验优化了P(AA-AM)水凝胶的制备工艺.对制备的P (AA-AM)水凝胶进行了SEM和XPS分析,探讨了P(AA-AM)水凝胶对Cu2+、pb2+、Zn2+和Cd2+的吸附等温线和吸附动力学行为,研究了P(AA-AM)水凝胶的粒径、吸附温度、pH值和重金属离子的初始浓度对P(AA-AM)水凝胶吸附性能的影响.实验结果表明,所制备的P(AA-AM)水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料,其表面的氨基和羧基残基能够与重金属离子发生螯合反应.减小P(AA-AM)水凝胶粒径、增大溶液pH值、升高吸附环境温度均有利于吸附反应的进行.粒径为0.097 ～0.15 mm的P(AA-AM)水凝胶粉末,在35℃、pH=5的条件下进行吸附等温线实验,得到水凝胶对重金属Cu2+,pb2+,Zn2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为186,588,208和403 mg/g.P(AA-AM)水凝胶对重金属离子的吸附符合准二级动力学模型(R2＞0.98),吸附等温线符合Langmuir吸附等温线(R2＞0.95).干扰离子实验和理论模拟均证明P(AA-AM)水凝胶对pb2+具有良好的吸附性.     

N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺与4-乙烯基吡啶共聚微凝胶的γ-射线辐照合成

通过γ-射线辐照技术,在稀水溶液中实现了N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)与4-乙烯基吡啶(4-VP)的无皂乳液共聚,得到平均流体力学半径(Rh)为56～152 nm的一系列微凝胶,并通过红外光谱、热分析、透射电镜进行了表征.通过测定Rh、吸光度、凝胶比,研究了与Bis共聚的单体及比例、剂量和剂量率对微凝胶合成的影响.结果表明,微凝胶的大小可以通过吸收剂量、单体相对含量的改变来进行控制.最后,对微凝胶的形成机理进行了初步探讨.     

N,N′-亚甲基双丙烯酰胺与4-乙烯基吡啶共聚微凝胶的γ-射线辐照合成

通过γ 射线辐照技术 ,在稀水溶液中实现了N ,N′ 亚甲基双丙烯酰胺 (Bis)与 4 乙烯基吡啶 (4 VP)的无皂乳液共聚 ,得到平均流体力学半径 (Rh)为 5 6～ 15 2nm的一系列微凝胶 ,并通过红外光谱、热分析、透射电镜进行了表征 .通过测定Rh、吸光度、凝胶比 ,研究了与Bis共聚的单体及比例、剂量和剂量率对微凝胶合成的影响 .结果表明 ,微凝胶的大小可以通过吸收剂量、单体相对含量的改变来进行控制 .最后 ,对微凝胶的形成机理进行了初步探讨 .     

聚合物纳米微球增韧水凝胶的制备与表征

通过无皂乳液聚合制备阳离子纳米微球(NPs),并将其作为疏水交联中心来制备高强韧水凝胶。体系中的疏水单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)在表面活性剂作用下聚集到纳米微球表面,形成疏水缔合中心,通过原位引发自由基聚合得到纳米微球杂化的聚丙烯酰胺疏水缔合水凝胶P(AAm-LMA)-NPs。当凝胶受到应力时,由纳米微球形成的动态交联点通过断裂与重组可以有效地耗散能量,极大地提高了凝胶的强度和韧性。因此,所制备的P(AAm-LMA)-NPs水凝胶表现出十分优异的机械性能,其最大拉伸强度可达860 kPa,断裂伸长率为1280%,断裂韧性为3.8 MJ/m³。聚合物纳米微球增韧水凝胶的力学性能优异,有望在生物医学和工业领域有重要应用。     

光化学原位合成PHEMA磁性纳米凝胶

报道了一种采用光化学方法一步合成磁性纳米凝胶的方法. 在亲水性Fe3O4磁流体中, 以甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)为单体, N,N-亚甲基双丙稀酰胺(MBA)为交联剂, 紫外光辐照下原位聚合制备了聚(甲基丙烯酸2-羟基乙酯)(PHEMA)磁性纳米凝胶. 运用红外光谱(FTIR)和热重分析(TGA)检测了磁性凝胶的化学组成, 得出其磁含量高达90%; 磁性测量表明凝胶呈现超顺磁性; 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观测了其表面形貌和粒径, 通过光子相关光谱(PCS)得出其平均水合粒径及粒径分布, 发现外壳层凝胶有大的溶胀能力. 通过单体浓度、光照时间对磁性纳米凝胶粒径的影响研究, 发现可以调控磁性纳米凝胶的平均水合粒径在55.4~144.5 nm范围内变化, 并对可能的包敷机制进行了探索.     

内部具有可移动金核的中空银纳米颗粒的制备、表征及其表面增强拉曼效应

采用振荡法和种子生长技术制备出核壳结构的Au@SiO2纳米颗粒及夹层结构的Au@SiO2@Ag纳米颗粒, 用HF将Au@SiO2@Ag NPs夹层的SiO2溶解, 得到内部带有粒径为30 nm的可移动金核、壳层厚度约为30 nm的中空银纳米颗粒(Au@air@Ag NPs). 用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对所得到的纳米微球的形貌进行了表征, 并以罗丹明B为探针分子研究了Au@air@Ag 纳米颗粒的表面增强拉曼(SERS)效应, 发现Au@air@Ag 纳米颗粒是一种可应用于SERS的理想材料.     

聚乙烯吡咯烷酮/黏土纳米复合水凝胶的制备及表征

通过原位聚合法, 以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和黏土为原料制备了生物相容性有机-无机纳米复合水凝胶, 通过黏度、透明度、XRD及力学性能等研究了水凝胶体系的性质和微观结构. 结果显示, 单体NVP通过氢键作用吸附于黏土粒子周围, 从而有效阻止黏土颗粒的凝胶化; 通过对聚合过程透明度的变化、凝胶吸水性能以及拉伸力学性能分析发现, 其反应机理与丙烯酰胺类体系不同. 黏土颗粒间网链较短, 导致吸水率和断裂伸长率明显低于聚丙烯酰胺/黏土体系, 但模量和拉伸及压缩强度明显增加; XRD结果显示, 干凝胶中黏土颗粒呈有序排列, 随着黏土含量增加, 黏土粒子间距变小, 而在含水复合凝胶中, 黏土颗粒以剥离态均匀分散; 对于凝胶表面的细胞形态观察初步检验了此类纳米复合凝胶的细胞相容性, 未观察到显著不良影响.     

温敏性水杨酸分子印迹水凝胶的合成与性能研究

以水杨酸为模板分子,丙烯酰胺为功能单体,N-异丙基丙烯酰胺为温敏单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,偶氮二异丁腈为引发剂,采用本体聚合法,60℃热聚合制备了温度敏感的分子印迹(MIP)水凝胶,其最低临界溶解温度(LCST)在40℃左右.该分子印迹水凝胶对水杨酸显示了高的选择识别性,非分子印迹水凝胶则表现出低的选择性.温敏性分子印迹水凝胶的吸附容量达6.35 mg/g,是非印迹水凝胶的3.66倍.相对于未添加温敏单体的分子印迹聚合物,温敏性水杨酸分子印迹水凝胶对目标分子的吸附和洗脱效率分别提高33.3％和50％,并实现了温度响应的水凝胶结合、释放水杨酸的功能.     

温度敏感水凝胶包覆长周期光纤光栅传感器研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂、安息香二甲醚(DMPA)为引发剂,利用紫外光引发聚合制备了一系列温度敏感性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶,并对其性能进行了测定.结果表明,PNIPAM水凝胶的平衡膨胀比随着交联程度的变化而改变.当交联程度适当时,水凝胶可具有最大的溶胀比.在此研究基础上,利用浸渍提拉法在长周期光纤光栅(LPFG)包层外制备了PNIPAM水凝胶薄膜包覆层.研究了得到的LPFG传感器对温度和湿度的响应性,该类型传感器表现出对温度的灵敏响应性.