具有温度敏感和荧光特性的侧链查尔酮共聚物的研究

采用2,2′-偶氮二异丁腈作为引发剂,将N-异丙基丙烯酰胺和4-甲基丙烯酰氧基-4′-二甲氨基查尔酮单体,在四氢呋喃溶剂中通过自由基共聚制备了一系列具有溶剂和温度双重敏感荧光特性的侧链查尔酮共聚物,并通过红外光谱、核磁共振氢谱和紫外-可见光谱对其结构进行表征,通过吸光度法测定了共聚物中查尔酮单元的含量.研究了侧链查尔酮共聚物的温敏性以及溶剂极性和温度双重敏感的荧光特性.结果表明,侧链查尔酮共聚物是一类具有最低临界溶解温度(LCST)的温敏性聚合物,其LCST温度随着共聚物中查尔酮含量的增加而降低;随着溶剂极性的增加,侧链查尔酮共聚物的紫外-可见最大吸收波长红移,其荧光发光波长红移并且发光强度先增强后降低,具有溶剂极性敏感的荧光特性;同时对比侧链查尔酮共聚物水溶液低温和高温下的荧光,发现低温下几乎无荧光,高温下其荧光得到明显增强,其荧光具有可逆的温度"开/关"特性。     

具有温度敏感和智能荧光特性的聚合物包覆金纳米粒子的研究

以4-二甲氨基吡啶稳定的金纳米粒子(DMAP-AuNPs)为前驱体,通过与端基含二甲氨基查尔酮的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM-DMAC)进行配体置换,制备了具有温度敏感和智能荧光特性的PNIPAM-DMAC聚合物包覆的金纳米粒子(PNIPAM-AuNPs),并通过紫外可见吸收光谱、透射微镜、核磁共振氢谱、红外光谱和热重分析仪对其形貌和结构进行了分析和表征.PNIPAM-AuNPs能够很好地分散在水、乙醇、丙酮、氯仿和四氢呋喃中,其表面等离子共振(SPR)吸收特征波长分别为537、527.6、527.4、532.2和530.4 nm.PNIPAM-AuNPs的表面聚合物接枝密度为1～2条聚合物链/nm2.温敏性结果表明,PNIPAM-AuNPs具有低临界溶解温度(LCST),其LCST温度比相应的PNIPAM-DMAC聚合物低2.5 K;在PNIPAM-AuNPs发生相转变前后,金纳米粒子的SPR特征峰由537 nm蓝移至525 nm处.荧光性能研究表明,随着溶剂极性的增加,PNIPAM-AuNPs 的荧光特征波长发生红移,荧光强度先增加后减小,具有极性敏感的荧光特性;在25℃时,PNIPAM-AuNPs水溶液几乎无荧光,而当温度升高到45℃后,荧光强度显著提高,表现出温度“开/关”的荧光特性.     

聚(N-异丙基丙烯酰胺)类材料的应用

聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)及其共聚物,在水溶液中表现出最低临界溶液温度(LCST),在LCST附近会发生可逆相转变。利用这种特性,可将热敏性高分子材料应用于生物医学工程、免疫分析、催化、分离提纯等领域。主要综述了热敏性PNIPAAm类高分子材料,在这些领域中的应用情况。     

新型钴酞菁接枝温敏聚合物的制备及性能

采用2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪对四氨基钴酞菁进行改性,并以共价键接枝到聚N-异丙基丙烯酰胺上制得一种新型温敏性高分子催化剂——钴酞菁接枝温敏聚合物,并采用UV-Vis、TG等对其进行表征.对钴酞菁接枝温敏聚合物、温敏聚合物和小分子金属酞菁进行溶解性测试,结果表明与四氨基钴酞菁相比,所合成的钴酞菁接枝温敏聚合物能溶解于水和大多数有机溶剂,且该聚合物水溶液具有良好的温敏性,其最低临界溶解温度(LCST)为34.5℃.采用浊度法考察了不同比例的混合溶剂(乙醇/水、DMF/水)对LCST的影响,结果表明随着有机溶剂含量的增加,LCST先下降后升高,而当有机溶剂增加到一定程度时温敏性消失.本文还考察了钴酞菁接枝温敏聚合物对2-巯基乙醇的催化活性,结果表明随着温度升高,催化活性也不断提高,而当温度超过LCST时催化活性急剧下降,聚合物从溶液中析出.基于这些特性,该温敏聚合物负载酞菁作为一种新型的催化剂可实现均相催化、异相分离.     

含环糊精的温度敏感性聚合物的合成及自组装

合成了侧基含环糊精的聚异丙基丙烯酰胺(PnipamCD), 该聚合物在水溶液中具有较高的最低临界溶解温度(LCST). 快速升温到溶液的LCST以上可形成球形胶束, 慢速升温到LCST以上可形成空心囊泡. 在PNIPAM的选择性溶剂中, PnipamCD形成棒状组装体.     

基于葡萄糖和苯硼酸基元之间的可逆共价键构筑多重响应性高分子复合物胶束

通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)的聚合方法,合成了分别含有苯硼酸基元和葡萄糖基元的聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(丙烯酰胺基苯硼酸)(PNIPAM-b-PAPBA)和聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(丙烯酰葡萄糖胺)(PNIPAM-b-PAGA)二嵌段聚合物.由于苯硼酸和葡萄糖基元之间在弱碱性条件下(pH9.3)形成硼酸酯共价键,两种二嵌段聚合物的水溶液混合后能自发形成以PAPBA/PAGA络合物为核,PNIPAM为壳层的高分子复合物胶束.由于硼酸酯共价键在pH值和葡萄糖浓度改变时能可逆形成和断裂,以及胶束PNIPAM壳层的温敏性,所制备的基于苯硼酸/葡萄糖可逆共价键的高分子复合物胶束对pH、葡萄糖和温度具有多重响应性.     

聚（异丙基丙烯酰胺）-b-聚（4-乙烯基吡啶）胶束负载铂纳米粒子的温度响应性催化

嵌段共聚物聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(4-乙烯基吡啶)(PNPIAM-b-P4VP)在pH6.5的水溶液中自组装成,以聚(4-乙烯基吡啶)为胶束的核,以热响应聚(N-异丙基丙烯酰胺)为胶束壳的球形胶束.通过与4VP基络合作用,将氯铂酸(H2PtCl6)导入胶束的核中,原位还原获得胶束负载2~4nm的铂纳米粒子的温度敏感型催化体系.结果显示,最低临界溶解温度(LCST)为33℃,在LCST以下,催化反应速率会随着温度的升高而提高;在LCST以上,PNPIAM嵌段变成疏水而塌缩在催化剂表面,阻碍了反应物的扩散,因此胶束负载的铂纳米粒子的催化活性会随着温度的上升而下降.     

CO2调控的温敏性聚合物的制备及其响应行为

通过原子转移自由基聚合制备了含甲氧基聚乙二醇(mPEG)、N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和2-(二乙基氨基)甲基丙烯酸乙酯(PDMAEMA)的三嵌段共聚物。该共聚物具有较为明显的温度响应特征，并且温敏性的范围可以通过CO₂进行调控。该三嵌段聚合物在水溶液中存在最低临界溶液温度(LCST)，且该聚合物水溶液在CO₂调节的LCST下具有各种聚集状态。随着温度的升高，三嵌段聚合物表现出双重LCST行为，并最终导致PNIPAM嵌段和PDMAEMA嵌段分别在各自相转变温度下收缩，聚合物的疏水性增强,出现收缩-收缩-聚集的三相变过程。CO₂通过调控PDMAEMA嵌段中的叔胺基团电性，可以使聚合物的亲水性增强，使得三嵌段聚合物在较高温度下难以聚集，实现了CO₂对聚合物相转变温度的调控。      

DTPA-PNIPAAm的合成及热敏性研究

热敏水溶性高分子聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)在水溶液中有最低临界溶液温度(LCST).当温度在LCST附近发生变化时,PNIPAAm可发生逆相转变.基于该特性,可通过PNIPAAm将放射性治疗核素运输到病变组织通过射线杀灭病变细胞.通过4,4′-偶氮二(氰戊酸)、乙二胺、二乙三胺五乙酸酐(DTPAA)、N-异丙基丙烯酰胺合成了带DTPA端基的PNIPAAm,合成的DTPA-PNIPAAm保持了与PNIPAAm相似的LCST.本文的工作为PNIPAAm运输金属治疗核素奠定了基础.     

棉纤维的N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚及产物的温敏性研究

以硝酸铈铵(CAN)、过硫酸钾(KPS)及H2O2/H2A(双氧水/抗坏血酸)为引发体系,采用溶液自由基接枝法制备了具有温敏性的棉纤维N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚物(cotton-g-PNIPAAm);在上述3种引发剂作用下的接枝反应可以达到的接枝率(G)排序为G(H2O2/H2A)>G(KPS)>G(CAN);研究了其他因素如引发剂浓度、反应时间、反应温度和单体浓度等对接枝率的影响,得出了优化的接枝反应条件;接枝样品的FTIR分析图谱和SEM观察均表明样品表面已接枝了聚N-异丙基丙烯酰胺;DSC分析显示,棉纤维N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚物的低临界溶解温度(LCST)与纯的聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶(LCST=32.48℃)相似,约为32~33℃;接枝率的变化对试样LCST的影响很小,但其可逆焓变(ΔH)会随接枝率的提高而增加;采用滴水试验法(AATCC 79)和毛效试验法(FZ/T 01071)检测棉纤维的N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚物在不同温度时的吸水性变化,显示试样具有温敏特性,其中接枝率介于25%~45%的试样温敏性较高,过低或过高的接枝率均不利于获得高的温敏性;棉纤维的N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚物试样的可逆焓变(ΔH)随试样膨胀/收缩时间变化的研究和分析结果表明,棉纤维的N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚物对温度变化的响应比纯聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶快.