聚异丙基丙烯酰胺接枝聚丙烯膜表面接触角温敏性“黏滑”行为研究

固体表面尤其是温敏性表面的湿润行为对其实际应用具有重要的影响,本文报道了聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)接枝聚丙烯微孔膜表面水接触角的温敏性"黏滑"现象.扫描电镜被用于表征接枝膜表面的形貌变化,发现在PNIPAM的低临界共溶温度(LCST)以上膜表面接枝层突起较为明显.水接触角实验表明未改性聚丙烯膜表面的前进角和后退角行为正常,且随温度无明显变化,而PNIPAM接枝膜在LCST以上则出现了"黏滑"现象(stick-slip)."黏滑"行为产生的主要原因可能是在LCST以上PNIPAM链的收缩使得膜表面出现能垒,因而造成液滴三相线的"黏滑".     

聚丙烯表面接枝PNIPAAm膜Ⅱ.表面特性和温度响应性研究

通过吸水率和接触角测定研究了聚N 异丙基丙烯酰胺 (PNIPAAm)接枝膜的温度敏感特性 .尽管非交联型接枝膜和交联型接枝膜的吸水特性没有显著差别 ,但是交联组分的引入确实在一定程度上延缓了接枝膜的失水趋势 ,同时也有利于接枝膜亲水性的提高 .对接枝膜进行接触角研究发现 ,在某临界温度以下 ,接触角随时间的变化表征了探测水滴与膜表面之间的相互作用过程 .为了消除接触角测定过程中水份蒸发造成的影响 ,建立了接触角修正算法和修正经验关系式 ,并发展了一种适合于温度敏感性接枝膜LCST测定的变温实时接触角测定方法 .提出了接枝膜与水滴相互作用过程分为两个阶段的模型 ,并得到交联型PP接枝膜表面性能发生明显变化的临界接枝率为 0 6mg cm2 左右     

表面张力法研究温敏性接枝共聚物的微胶束化行为

用表面张力法研究了以水溶性可生物降解的葡聚糖为主链 ,具有温敏相变特性的聚 (N 异丙基丙烯酰胺 )为接枝链的葡聚糖 接枝 聚 (N 异丙基丙烯酰胺 ) (Dextran g PNIPAM)共聚物在水溶液中的胶束化行为 .研究结果表明Dextran g PNIPAM体系的微胶束化行为与共聚物结构和溶液体系的温度密切相关 ,接枝共聚物中PNIPAM含量越大 ,水溶液体系的温度越高 ,形成胶束的临界胶束浓度 (CMC)越小 .特别值得指出的是 ,无论水溶液的温度是否高于PNIPAM接枝链段的相变温度 (LCST) ,即PNIPAM链段由亲水性转变为疏水性的温度 ,Dextran g PNIPAM均呈现一个临界胶束浓度大 ,对该现象给予了解释 .     

温敏性丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备与性能

采用可逆加成断裂链转移可控/活性聚合方法合成了丙烯腈与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的嵌段共聚物,通过调控嵌段聚合反应时间可以获得一系列不同嵌段链长的共聚物,分子量分布在1.3左右.运用静电纺丝技术制备了所合成嵌段共聚物的纳米纤维膜,扫描电镜照片表明纳米纤维膜较为均匀且直径可调.研究了纳米纤维膜表面水接触角与荧光标记牛血清清蛋白的吸附现象,接触角结果证实共聚物纳米纤维膜具有一定的温度响应性,且疏水性嵌段的引入导致响应温度较PNIPAM有所降低;蛋白质吸附结果则表明温度较低时纳米纤维膜表面更亲水,蛋白质吸附较少.所制备的温敏性纳米纤维膜可望用作智能分离与吸附材料.     

MBA接枝聚丙烯微孔膜的亲水改性研究

运用表面吸附法使聚丙烯微孔膜表面覆盖上引发剂,然后浸入氮氮亚甲基双丙烯酰胺(MBA)水溶液在一定温度下进行接枝反应。研究了引发剂用量,单体浓度,反应时间与温度对接枝率的影响,并用红外、扫描电镜对聚丙烯膜接枝前后的微孔膜进行了表征。同时对膜的亲水性和水通量进行了测试,发现其亲水性能有了极大的提高,其中接枝改性后接触角与未接枝的相比降低了90°以上,吸水率最多提高了12%,但是水通量有所下降。还对改性微孔膜的抗污染性能进行了探究。     

ATRP技术用于热敏性高聚物在硅胶表面的接枝

在超细硅胶表面引入原子转移自由基聚合(ATRP)的引发基团,通过ATRP技术使N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在硅胶表面接枝聚合,合成得到了具有温敏性的核-壳复合微粒.通过FTIR,TG,EA,SEM,DSC等分析方法对接枝前后的复合粒子进行了分析与表征,结果证明聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)接在了硅胶表面.TG分析得出PNIPAM在硅胶表面的接枝率达到25.2%;DSC分析表明复合硅胶具有温度敏感性,在34.1℃时发生相转变行为;GPC分析得出从复合硅胶表面"劈下"的聚合物PNIPAM的数均分子量约为8000,分子量分布为1.06.复合微粒表面均匀平坦,显示出活性聚合的优越性.     

丙烯腈-N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚物的合成及其对聚丙烯腈分离膜的改性

以巯基乙胺盐酸盐(AESH)为链转移剂、2,2'-偶氮二异丁腈为引发剂,合成了具有端氨基的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm);与甲基丙烯酰氯反应,得到可聚合的PNIPAAm大分子单体;进而与丙烯腈共聚,合成了丙烯腈-N-异丙基丙烯酰胺接枝共聚物(P(AN-g-NIPAAm)).基于浸没沉淀相转化法制备了聚丙烯腈/P(AN-g-NIPAAm)共混膜.红外及核磁分析表明,通过调控AESH的浓度可制备得到不同链长的PNIPAAm大分子单体;用激光光散射进一步测定了共聚物的重均分子量;采用鼓泡接触角及浊度测定考察了共聚物的温敏特性;XPS结果证实PNIPAAm链在膜表面发生富集;纯水压滤实验发现所制备的分离膜40℃(高于PNIPAAm的LCST)时的水通量是25℃(低于PNIPAAm的LCST)时的近2倍,具有较明显的温敏性.     

丝胶基半互穿温敏凝胶的合成及其溶胀行为的研究

采用半互穿网络技术, 将具有生物相容性的丝胶蛋白(silk sericin)作为第二网络进入聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶网络中, 在水溶液中制备得到具有半互穿网络结构的丝胶基温敏水凝胶(SS/PNIPAM semi-IPNs). 采用称重法研究了产物的(消)溶胀、温度敏感性、最大溶胀度及脉冲响应行为; 利用扫描电镜(SEM), 差示扫描量热仪(DSC)和动态热机械分析仪(DMA)分别考察了产物的内部形态、热相转变行为和其储能模量随温度的变化. 结果表明: 具有较高亲水性的丝胶蛋白的引入增大了semi-IPNs水凝胶的内部孔径, 导致SS/PNIPAM半互穿水凝胶的溶胀度增加, 并且其储能模量随温度变化更明显. 相比于纯PNIPAM水凝胶, 半互穿水凝胶的消溶胀速率和低临界溶解温度(LCST)变化不大.     

二步法聚丙烯/丙烯酸表面接枝聚合研究

研究了二步法聚丙烯膜表面的丙烯酸接枝反应 .实验发现 ,以醋酐为溶剂的反应体系所得接枝率明显好于以水为溶剂的体系 ;接枝率随光敏剂浓度、单体浓度增大而增加 ;提高反应温度 ,可使接枝率明显增大 ;接枝后的聚丙烯膜表面亲水性可明显改善 .并用红外光谱证实了丙烯酸在聚丙烯膜表面的接枝 .     

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。     

表面温度敏感性聚酯薄膜的制备

通过在聚酯(PET)薄膜表面固定原子转移自由基聚合(ATRP)的引发基团,继而引发接枝聚N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM),制备表面具有温度敏感性的聚酯薄膜.利用X射线光电子能谱仪(XPS),衰减全反射傅立叶变换红外光谱仪(FTIR/ATR),扫描电子显微镜(SEM)对接枝改性前后PET薄膜的表面组成,结构和形貌进行分析与表征;利用接触角测试仪对比研究接枝改性前后PET薄膜的表面性能;研究数据表明,随着反应时间的延长,接枝到PET薄膜表面PNIPAM的量在增加.当接枝聚合反应时间为16 h,接枝量达到0.239mg/cm2.表明SI-ATRP具有一定的"活性"特征;接枝PNIPAM改性后的PET薄膜表现出对温度的刺激响应性.     

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.     

正离子PVA基温敏性聚合物的合成与表征及其温敏性研究

通过对聚乙烯醇(PVA)进行正离子化和缩醛化改性,制备了一种新型PVA基温敏性聚合物(CAPVA),其盐水溶液表现出最低临界溶解温度(LCST).在LCST温度以下,CAPVA能溶解于水中,其水溶液清澈透明;温度高于LCST后,CAPVA聚集并从水中分离析出.利用元素、表面电荷分析和核磁共振谱对CAPVA的结构进行了表征,并用浊度法研究了正离子接枝率、缩醛度和溶液中NaCl浓度对CAPVA温敏性的影响.     

聚丙烯微孔膜的等离子接枝

在新型聚丙烯微孔膜上的低温等离子接枝饱和的非离子型表面活性剂，使对水的接触角由108°降低到48°。提出了自由基接枝机理。研究了接枝过程主要参数对接枝率的影响，证实了存在接枝和刻蚀竞争机制。     

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。      

包覆NIPAM-ODA双亲共聚物的脂质体的温控释放行为

为了研究对温度敏感的双亲性共聚物包覆的脂质体的温控释放行为,合成了N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酸十八酯(ODA)的共聚物。利用荧光探针法研究了共聚物水溶液随温度升高时出现的LCST(lower critical solution temperature)现象,表明该高分子在温度升高到30℃以上时存在着明显的相分离行为。5(6)-羧基荧光素(5(6)-CF)为标记物,研究了高分子包覆的小单层脂质体(small unilamelar vesicles)的释放行为。发现在温度低于30℃时,5(6)-CF的释放百分率比未包覆高分子的脂质体要低;而当温度升高到30℃以上时,其释放百分率明显提高。这种温控释放行为和包覆在脂质体上的高分子在其LCST时存在的相分离行为有关。进一步利用荧光偏振法研究了脂质体膜在包覆高分子后的流动性变化,发现:在温度低于30℃时,其流动性随温度升高而增大;而在温度高于30℃时,脂质体膜流动性随温度升高而降低,进一步证实了高分子在其LCST以上时对脂质体膜的破坏作用。     

温度敏感型树枝状大分子衍生物的合成及药物控制释放

通过加入偶联剂活化末端羧基基团进行酰胺化反应, 将得到的带有羧基末端基团的温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺接枝到整代的树枝状大分子聚酰胺-胺(PAMAM)上, 制备了树枝状大分子衍生物PAMAM-g-PNIPAm, 通过FTIR和¹H NMR表征其结构, 通过GPC和¹H NMR测定其分子量, 从而验证了接枝产物的形成; 通过紫外-可见分光光度计测定其在不同pH值缓冲液中的低临界溶胀/溶解温度(LCST)值, 发现产物的LCST值受缓冲液pH值的影响很大, 接枝前后的LCST值也发生了变化. 选用难溶性药物吲哚美辛作为模型药物, 考察了树枝状大分子及其温度敏感性衍生物PAMAM-g-PNIPAm作为载体对药物的包载、增溶和不同温度环境下的释放行为. 结果表明, 树枝状大分子衍生物对吲哚美辛具有增溶和控制释放的性能, 在难溶性药物的控制释放领域具有广阔的应用前景.     

两亲接枝共聚物PS-g-N-PEO的合成及表面性能研究——铸膜溶剂及浓度的影响

采用大分子单体法合成了一系列聚苯乙烯接枝壬基酚聚氧乙烯 (PS g NPEO)两亲共聚物 ,采用溶液铸膜法将其在PET表面制膜 ,并利用扫描电子显微镜 (SEM) ,X射线光电子能谱 (XPS) ,衰减全反射红外光谱(ATR)和水接触角 (CA)等手段研究了共聚物组成、铸膜溶剂及浓度对共聚物膜表面形貌、组成及水浸润性能的影响 .结果表明 ,两亲接枝共聚物在不同条件下可形成规则的表面微孔 ,共聚物中NPEO含量越高 ,共聚物膜表面微孔孔径越大 ,对应的水接触角越小 .以THF为铸膜溶剂时 ,制膜浓度越大 ,共聚物膜表面微孔孔径越大 ,对应的水接触角越小 ;而以甲苯为溶剂时 ,制膜浓度对共聚物膜表面形貌影响不大 ,但水接触角要较THF体系显著降低 ,水接触角与浓度关系与THF体系相反 ,制膜浓度越大 ,对应的水接触角越大 .制膜浓度相同时 ,THF作溶剂 ,共聚物膜微孔较大 ,表面亲水组分含量较低 ;以甲苯为溶剂 ,微孔较密 ,表面亲水组分较高 .     

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.     

硅胶表面上脂肪酸蒸气吸附膜

应用Gibbs方程由甲酸、乙酸和丙酸蒸气在硅胶上的吸附等温线计算了吸附膜的表面压力(π)与每个吸附分子所占面积(σ)间的关系(π～σ图).所得曲线与不溶物在溶液表面上的结果相似,均表现出有“液态扩张膜”“转变膜”和“液态凝聚膜”.不同的是,不溶物只能形成单分子层膜,而硅胶表面上的脂肪酸吸附膜则是多分子层的.蒸气吸附膜由单层向多层的转变,恰与π～σ图上的“液态扩张膜”向“转变膜”的转变相对应.吸附焓(△H)与吸附熵(△S)的计算结果表明,在此转变附近AH和AS发生急剧变化.