双重响应性核交联星型聚合物的合成及其性能研究

通过"臂优先"的途径和可逆加成-断裂转移(RAFT)自由基聚合制备了以p H响应性聚(3-丙烯酰胺基苯硼酸-co-丙烯酰胺)(PAA-DMP)为线性外臂,温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-苯乙烯-co-N,N-亚甲基双丙烯酰胺)(PNSB)为核的核交联星型聚合物(PNSB@PAA-DMP).采用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对产物进行了表征.粒径和形貌也分别通过动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)做了表征.采用紫外可见光谱(UV-Vis)和动态光散射(DLS)考察了聚合物在水中的相变行为.结果表明,所制备的核交联星型聚合物具有p H和温度双重响应,其低临界溶解温度(LCST)可以通过改变核内聚苯乙烯的量来进行调节.除此之外,在高浓度(20 mg/m L)下,还可以通过控制温度和p H实现聚合物溶液溶胶-凝胶(sol-gel)的转化.     

PVA/P(AA-AM)水凝胶的制备及药物控制释放性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过化学引发聚合制备互穿水凝胶PVA/P(AA-AM);用红外光谱(IR)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)及扫描电镜(SEM)等测试方法对其进行了表征,并对其溶胀性能、p H敏感性以及离子强度对溶胀性能的影响进行了研究;并考察了该凝胶分别在p H=6.86和p H=1.80介质中对药物异烟肼和烟酸的控制释放行为。结果表明,PVA/P(AA-AM)水凝胶具有良好的p H、离子强度敏感性,在两种介质中异烟肼的累积释放率均高于烟酸,但异烟肼在p H=1.80的介质中的释放速度和累积释放率均高于其在p H=6.86的介质,烟酸则结果恰好相反。所以这种水凝胶有望用作靶向药物释放的载体。     

温度/氧化还原双响应超分子胶束的制备及释药性能研究

以溴酰化β-环糊精(β-CD-Br)为引发剂,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了以β-CD为核的温敏星形聚N-异丙基丙烯酰胺(β-CD-PNIPAM)。以具有氧化还原性质的二茂铁-聚乙二醇(Fc-m PEG)为客体分子,通过环糊精和二茂铁的主-客体识别作用自组装得到温度/氧化还原双响应超分子复合胶束(β-CD-PNIPAM/Fc-mPEG)。结果表明,超分子复合胶束具有规则的球形结构,直径约为100nm左右,具有可逆的温度和氧化还原刺激响应性。当升高温度至胶束的LCST以上且加入不同浓度的H2O2时,胶束结构破坏,实现药物的可控释放。这种具有良好温度和氧化还原双响应特性的超分子胶束是抗癌药物的良好载体。     

无皂种子分散聚合法制备单分散双重响应性微凝胶

以N-异丙基丙烯酰胺及2-乙烯基吡啶为主要单体, 采用无皂种子分散聚合法制备了单分散的、具有温度及pH双重响应性能的核-壳结构微凝胶, 并以扫描电镜及动态激光光散射等手段对微凝胶粒子的结构和性能进行了研究. 溶胀行为研究表明, 微凝胶粒子具有独立的互不干扰的温度及pH敏感性能, 其体积相变温度与纯聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)凝胶基本一致, 说明局部分布的弱电离单体不会对PNIPAM凝胶的体积相变温度造成影响.     

P(NIPA-co-NVP)温敏性凝胶微粒的药物释放与降解

本文采用N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP),以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,氧化-还原试剂引发,通过反相悬浮共聚制备了微粒状热缩温敏水凝胶;研究了共聚单体配比及交联剂用量对凝胶温敏性能和溶胀性能的影响,并利用其温敏性以水杨酸为模型药物进行了药物吸附-释放实验;利用红外光谱和显微技术对微凝胶的结构和形态进行了表征,并初步探讨了该凝胶降解的可能性。实验发现:NVP单体的加入使共聚凝胶的体积相变温度和平衡溶胀率都明显升高,药物吸附率增加,而溶胀-退溶胀的响应速度及水保留率降低,释药率降低;该凝胶在pH1,37℃条件下能够降解,降解率随单体中NVP含量的增加而增加,随交联剂用量的增加而降低。     

固定pH敏感微凝胶和刚果红复合凝胶膜的传感性能与应用

以化学交联的聚乙烯醇(PVA)凝胶为基质,固定由沉淀聚合法制备的聚(丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸)[P(AM-co-MAA)]微凝胶和刚果红,构筑了对p H有光学响应性的新型复合凝胶膜。采用连接有紫外-可见分光光度计的测试系统对复合凝胶膜的传感性能进行了研究,并考察了复合凝胶膜的响应时间和稳定性。结果表明,P(AM-co-MAA)微凝胶和刚果红对光吸收性能有明显的协同增效作用,复合凝胶膜的p H响应范围为4.1~0.5,响应时间小于100 s,显示出比固定单一p H敏感物更优越的性能。     

光化学合成快速响应聚(N,N-二甲基丙烯酰胺-co-N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶

通过光化学合成方法分别在高温(50℃)和室温(28℃)下实现了N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)的交联共聚,制备了两种不同结构的P(DMAA-co-NIPAm)共聚物水凝胶.对两种温度下制备的P(DMAA-co-NIPAm)共聚物水凝胶的网络结构、溶胀与消溶胀速率和温度敏感性等方面进行了比较研究.结果发现,50℃下制备的P(DMAA-co-NIPAm)共聚物凝胶具有较为疏松的网络结构和相对较快的溶胀速率及温度响应特性.光化学合成方法较传统的热聚合制备方法具有简便、快捷的特点,合成过程仅需2 min.     

温敏性P(St-NIPAM)/PNIPAM-Ag复合微凝胶制备及性能研究

通过无皂乳液聚合和种子乳液聚合两步法合成苯乙烯与N-异丙基丙烯酰胺共聚物/聚N-异丙基丙烯酰胺[P(St-NIPAM)/PNIPAM]核-壳结构复合微凝胶, 再以其为模板在硝酸银水溶液中充分溶胀, 并以乙醇为还原剂, 在NH₃气氛条件下还原, 制备得到高分子微凝胶负载纳米银P(St-NIPAM)/PNIPAM-Ag的复合微凝胶材料. 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、热分析(TGA)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、激光粒度分析等手段对复合微凝胶进行结构、组成和性质表征. 研究结果表明, 复合纳米银后的P(St-NIPAM)/PNIPAM-Ag复合微凝胶仍具有温敏性, 且其温度敏感性随壳层中复合纳米银含量的增加而减弱. P(St-NIPAM)/PNIPAM-Ag复合微凝胶对对硝基苯酚的还原反应具有良好的催化活性, 在45 min内基本将对硝基苯酚催化还原为对氨基苯酚.     

浊度法表征温敏性微凝胶体积的相转变行为

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、甲基丙烯酸(MAA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,制备了温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)和具有温度、pH敏感性的聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸)(PNIPAM-MAA)微凝胶。通过测定不同温度和pH条件下微凝胶浊度变化,表征微凝胶的温度及pH敏感性,描述了NaCl浓度和pH对微凝胶体积相转变温度的影响。同时,测定了微凝胶的临界聚沉浓度及临界絮凝温度,表征了微凝胶的稳定性,讨论了影响微凝胶的稳定性因素。     

P(DMAA-co-AM)水凝胶制备及其固定α-淀粉酶研究

采用氧化还原引发体系,水溶液聚合法制备P(DMAA-co-AM)水凝胶,并以其作为载体固定α-淀粉酶。采用单一变量法研究交联剂(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)用量、引发剂(过硫酸铵)用量、单体浓度和单体配比对凝胶性能的影响。以水凝胶的最大平衡溶胀度为指标,得出制备P(DMAA-co-AM)水凝胶的优化条件:交联剂用量为0.3%,引发剂用量为0.6%,单体浓度为20%,N,N′-二甲基丙烯酰胺与丙烯酰胺的摩尔比为2∶1。在优化条件下,采用原位聚合法固定α-淀粉酶,测定不同单体配比的P(DMAA-co-AM)水凝胶固定化α-淀粉酶的活性。     

温度、pH敏感性核壳结构微凝胶的制备及性质

以无皂乳液分步聚合的方法, 将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联反应3 h, 制得种子乳液, 再向种子乳液中加入甲基丙烯酸(MAA)功能性单体继续反应2 h, 制备了具有温度、pH敏感性的核壳结构微凝胶. 通过透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(IR)等表征了微凝胶外貌形态及结构组成, 动态光散射(DLS)测定了微凝胶粒径响应热、pH的变化及微凝胶Zeta电位的变化. 结果表明凝胶形貌为异型核壳结构; Zeta电位与微凝胶粒径随温度、pH变化相关.     

UV固化共聚制备含铕(Ⅲ)水凝胶及其荧光行为

以氧化铕(Eu2O3)、邻菲罗啉(phen)和丙烯酸(AA)为原料,制备了含铕(Ⅲ)三元活性配合物(Eu(AA)3phen),将其与丙烯酸-丙烯酰胺凝胶体系进行UV共聚,制备了含铕水凝胶。研究了凝胶中Eu(AA)3phen含量对其吸水性、温敏性及荧光性能的影响,同时探讨了温度及溶胀时间对其荧光性能的影响。结果表明:随Eu(AA)3phen含量的增加,凝胶吸水率先增加后减少,荧光强度逐渐增强;对于特定的凝胶体系,其12 h溶胀度随温度增加而增加,凝胶的荧光强度随溶胀时间和温度增加而减弱。当Eu(AA)3phen的添加量为3.5%时,凝胶综合性能最佳:平衡溶胀度为631 g·g-1,4 h内吸水率达90%以上,荧光强度为175a.u.。所研制的水凝胶在吸水及荧光性能方面对温度均具有良好的响应性。     

水热反应温度对三维还原氧化石墨烯的形貌、结构和超级电容性能的影响

以氧化石墨凝胶制备的氧化石墨烯溶胶为前驱体,在120-220°C条件下,采用水热法制备了系列不同还原程度的三维还原氧化石墨烯,采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外(FTIR)光谱,X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试等手段研究了水热反应温度对材料形貌、结构和超级电容性能的影响.结果表明:采用水热法制备的三维还原氧化石墨烯呈多孔网状结构,材料的体积和内部网状孔径随着水热反应温度的升高而减小;同时,氧化石墨烯的还原程度随反应温度的升高而增加,有序度提高,其结构逐渐向着类石墨结构转化;而材料的比电容和能量密度则随反应温度的升高呈现出先增大后减小的趋势,且均以双电层电容为主;相比之下,当水热反应温度为180°C时,制备的三维还原氧化石墨烯具有最佳的超级电容性能,在电解液为6mol·L-1的KOH溶液中,0.5A·g-1电流密度下其比电容达到315 F·g-1,10 A·g-1时仍能保持212 F·g-1的高比容量,能量密度为40.5Wh·kg-1,5000次循环后比电容保持率为86%,表现出了良好的电化学性能.     

温度及pH敏感N-异丙基丙烯酰胺/β-环糊精水凝胶的合成与性能研究

用顺丁烯二酸酐 (MAH)对具有分子包结能力的 β 环糊精 (β CD)进行化学改性 ,合成出了丁烯二酸单酯化 β CD单体 (MAH β CD) .通过氧化还原自由基引发MAH β CD与N 异丙基丙烯酰胺 (NIPA)聚合 ,合成出含 β CD结构单元的新型水凝胶 .用核磁共振、红外光谱及元素分析对MAH β CD单体及共聚物的结构和组成进行了表征 .溶胀研究结果表明 ,该水凝胶具有较好的pH、温度及离子强度敏感性 ;并且水凝胶在较高羧基(—COOH)含量和弱碱环境中 ,仍能表现出明显的温敏性     

基于聚丙烯酰胺的凝胶光子晶体膜制备及其响应性研究

由单分散聚苯乙烯乳液制备了聚苯乙烯胶体晶体阵列,并采用光引发聚合法用聚丙烯酰胺凝胶成功固定了胶体晶体阵列,制备了在可见光下显示明亮Bragg衍射光的凝胶光子晶体膜(PCCA).该PCCA膜具有优异复水性能和循环使用性能.在浓度5%~30%范围内,乙醇浓度每改变5%,其Bragg衍射峰平均移动超过20 nm;水解后PCCA膜具有良好的p H响应性.随p H值增加,当p H值的范围为2.36~8.15时,其Bragg衍射峰红移;当p H值大于9.6时,其Bragg衍射峰蓝移.而且凝胶光子晶体膜Bragg衍射峰移动对应的颜色变化很容易实现裸眼识别.     

蔗渣基重金属离子吸附材料的吸附特性影响研究

以蔗渣纤维为原料,经过预处理后,采用化学氧化法接枝丙烯酰胺单体制备了蔗渣接枝丙烯酰胺吸附材料(B-AM),并用于对重金属离子的吸附。研究不同接枝率、初始浓度、吸附时间、吸附温度等因素对B-AM吸附重金属离子Cr_2O_7~(2-)的影响及p H值对B-AM吸附其他重金属离子的影响。结果表明,蔗渣接枝丙烯酰胺对重金属离子具有很好的吸附性能,其中对Cr_2O_7~(2-)的吸附容量可达805.4mg/g,在重金属离子废水处理领域具有较好的应用前景。     

快速温度敏感聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)水凝胶的制备及性能研究

于 4 8℃下制备快速温度敏感聚 ( N -异丙基丙烯酰胺 -co-丙烯酰胺 )水凝胶 ,其在室温具有较大的平衡溶胀率 .通过改变丙烯酰胺的含量可以调节水凝胶的较低临界溶解温度     

超高容量氧化石墨烯/碳纳米管气凝胶用于血红蛋白的吸附分离

采用冷冻干燥技术制备了三维氧化石墨烯/碳纳米管(GO/CNTs)气凝胶,在疏水作用下,该气凝胶对蛋白质表现出良好的吸附性能.在p H=8.0时,GO/CNTs气凝胶对血红蛋白的吸附效率很高,而对白蛋白基本不吸附,从而可实现血红蛋白的选择性吸附分离.在最佳吸附条件下,GO/CNTs气凝胶对血红蛋白的吸附容量高达3793.3 mg/g,是去除高丰度血红蛋白的高效材料.吸附后的血红蛋白可以使用p H=11.5的BrittonRobisin缓冲液有效洗脱,回收率为67%.圆二色光谱结果表明,GO/CNTs气凝胶具有良好的生物相容性,其表面发生的吸附/洗脱过程对血红蛋白的构象基本无影响.将GO/CNTs气凝胶用于人全血样品中血红蛋白的选择性分离,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果表明得到了较高纯度的血红蛋白.     

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.     

聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚丙烯酰胺无机/有机互穿网络水凝胶的制备及表征

通过紫外引发聚合方法制备了无机交联的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)/有机交联的聚丙烯酰胺(PAAm)互穿网络(IPN)水凝胶.利用FTIR和SEM分别表征了凝胶的化学结构和内部形态;测定了凝胶在高温(50℃)时的退溶胀性能;利用DMA和DSC分别研究了凝胶的储能模量随温度的变化及热相转变行为.研究表明,该IPN凝胶具有温度敏感性;与未互穿的无机交联PNIPAAm凝胶相比,IPN凝胶具有多孔的网络结构和超快的响应速率,如10min内失去90%的水;其储能模量增加了3～4倍,相转变行为变弱,而最低临界溶解温度(LCST)提高了1.4℃.