温度及pH敏感聚(丙烯酸)-co-(丙烯腈)水凝胶的合成及性能研究

温度及ｐＨ敏感聚（丙烯酸） ｃｏ （丙烯腈）水凝胶的合成及性能研究卓仁禧张先正（武汉大学化学系国家教委生物医用高分子材料开放实验室武汉４３００７２）关键词丙烯酸，丙烯腈，水凝胶，溶胀率关于水凝胶的环境敏感性研究始于八十年代初［１］．随后大量研究表明...     

反相微乳液聚合法制备聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)pH敏感微凝胶及其性能

以丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)单体的水溶液为分散相,失水山梨醇单油酸脂(Span80)/聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂(Tween80)/异辛烷为分散介质,分别以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、过硫酸铵/亚硫酸氢钠((NH4)2S2O8/NaHSO3)为交联剂和氧化还原引发剂,在30℃进行反相微乳液聚合制备了一系列不同单体摩尔百分数的P(AM-co-AA)微凝胶.通过傅立叶红外光谱、浊度法、透射电镜(TEM)和动态光散射(DLS)等测试手段分别对微凝胶特征官能团的存在、pH敏感性、微观形态、粒径大小及粒径分布等进行表征分析.结果表明,共聚物中存在AM和AA结构单元;样品的TEM照片显示在原料中AA的摩尔百分数为60%时,P(AM-co-AA)微凝胶粒子的数均粒径为90 nm左右,呈现非规则球形;DLS结果表明,P(AM-co-AA)微凝胶与PAM微凝胶相比具有较宽的粒径分布,且随原料中AA摩尔百分数增加,粒径分布逐渐变宽;P(AM-co-AA)微凝胶具有良好的pH敏感性,敏感pH值与AA的解离常数有关,通过调节pH值可以迅速控制自身体积的溶胀与收缩.     

丙烯酸十六酯与丙烯酸共聚物凝胶的合成及其性能

合成了丙烯酸十六酯(HA)与丙烯酸(AA)的共聚物凝胶，研究了共聚组成对共聚物凝胶性能的影响。结果表明：经二甲亚砜(DMSO)平衡溶胀后的凝胶，在HA与AA的物质的量比为1：1时，具有较高的规整性。溶剂的极性对聚合物凝胶的规整性有较大的影响。DSC及X射线衍射表明共聚物凝胶具有液晶性能。     

PVP-P(AAEA-co-AA)/纳米金温度-电场双重敏感性凝胶的制备及性能

采用溶液聚合法以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为第二网络,以丙烯酸(AA)、4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA)为单体制备PVP-P(AAEA-co-AA)半互穿水凝胶(PVP-SIPN),再通过原位还原法合成PVP-P(AAEA-co-AA)/纳米金复合凝胶(GNPs gel),探讨凝胶的溶胀/消溶胀性能、温度及电场敏感性。研究表明,随PVP用量的增加PVP-SIPN溶胀速率减小,平衡溶胀度降低;当PVP用量低于5%凝胶保水率随PVP用量增加而降低,高于5%时保水率随PVP用量增加而增加;PVP-SIPN相转变温度升高,且凝胶温度敏感性随之减弱。纳米金的加入导致凝胶平衡溶胀度从82.3g/g降低至22.66g/g,在电场作用下,外界离子浓度小于0.2mol/L时,GNPs gel发生溶胀;反之,消溶胀,凝胶消溶胀速率随外界电压增大而增大。     

聚(4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯-co-丙烯酸)水凝胶的溶胀动力学以及温度敏感性研究

通过分子结构设计, 合成了疏水性单体4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA), 并以该单体与丙烯酸(AA)进行自由基溶液共聚, 制备了P(AAEA-co-AA)新型温度敏感性水凝胶. AAEA的¹H NMR及FT-IR分析表明, 该单体主要以烯醇式结构存在; P(AAEA-co-AA)的FT-IR分析发现, PAAEA与PAA之间存在较强烈的氢键作用, 使得AAEA烯醇异构体中的C—O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. 对冷冻干燥后凝胶的电镜分析发现, 当AAEA用量较高时, 由于凝胶内部分子链段的疏水聚集, 各部分溶胀度以及溶胀速度不均一而使得凝胶表面粗糙不平. 采用DSC对凝胶的体积相转变进行了研究, 结果表明, 该水凝胶的体积相转变温度(VPTT)在48.2至61.8 ℃之间, 并且随着AAEA用量的减小, 凝胶的VPTT逐渐增加. 对该新型温度敏感性水凝胶在去离子水中的溶胀动力学研究发现, 当AAEA用量高于4.6 g时, 凝胶属于Fick凝胶; 反之凝胶则属于非Fick凝胶. 该水凝胶在去离子水中具有良好的温度敏感性, 当外界温度低于VPTT时, 凝胶能保持溶胀状态; 而当外界温度高于VPTT时, 凝胶的平衡溶胀度迅速下降, 表现为温度敏感性. 进一步研究发现, 凝胶组成不仅会影响凝胶的VPTT, 而且会影响凝胶温度敏感性的强弱.     

快速响应大孔聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶的合成及表征

以聚乙二醇6000为成孔剂,由自由基引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和丙烯酸(AAc)共聚交联得到大孔凝胶,研究了凝胶对环境温度的响应性能.在凝胶制备过程中,PEG6000分子充当成孔剂,得到的凝胶具有大孔结构.这种大孔结构有利于水分子的进出,大孔凝胶对温度变化有较快的响应速率.增加亲水单体AAc的含量,凝胶的LCST有所升高,凝胶的亲水性增强,在较低温度下凝胶的溶胀率也随之升高.振荡实验表明,所得的大孔凝胶具有反复使用的能力.     

一种快速响应电场敏感多孔水凝胶的合成及其性能研究

以4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)为单体,不同分子量的聚乙二醇(PEG)为成孔剂,通过自由基溶液聚合法,合成了新型多孔快速响应电场敏感性水凝胶.结果表明,成孔剂PEG被洗脱后在凝胶内部形成了互相贯穿的孔洞结构,孔径在30～120μm之间.以PEG6000为成孔剂致孔后的多孔凝胶溶胀速率和消溶胀速率最快,在去离子水中30s达到溶胀平衡,在0.1mol/L的NaCl溶液中40min达到消溶胀平衡;电场作用下凝胶的消溶胀速度大大加快,12min内即可达到平衡.凝胶中AMPS含量的增多会加快凝胶在电场中的响应速度;而高温下,随着AAEA含量的增加,凝胶内部疏水基团增多并收缩产生大量的疏水微区,限制了凝胶内部水分的持续排出,因此n(AAEA)∶n(AMPS)=3∶1的凝胶4min内即可排出表面水分达到消溶胀平衡,可保水率却高达75%.同时,增大电解液的pH值、浓度以及提高电解电压,均会加快凝胶的消溶胀行为.     

温度及pH敏感聚(丙烯酸)/聚(N-异丙基丙烯酰胺)互穿聚合物网络水凝胶的合成及性能研究

合成聚（丙烯酸）／聚（Ｎ 异丙基丙烯酰胺）互穿聚合物网络（ＰＡＡｃ／ＰＮＩＰＡＩＰＮ）水凝胶，具有温度及ｐＨ双重敏感特性．这种水凝胶在弱碱性条件下的溶胀率远大于酸性条件下的溶胀率．在酸性条件下，随着温度上升，凝胶的溶胀率也随之逐渐上升；而在弱碱性条件下，温度低于聚（Ｎ 异丙基丙烯酰胺）（ＰＮＩＰＡ）的较低临界溶解温度（ＬＣＳＴ）时，溶胀率也随着温度的上升而上升，当温度达到ＬＣＳＴ时，凝胶的溶胀率突然急剧下降，并随着温度的逐渐上升而下降．     

聚(乙烯基四唑-co-丙烯酸)的合成与表征

以聚丙烯腈为原料,首先通过部分腈基的[3+2]合环反应转化为聚(乙烯基四唑-co-丙烯腈)[Poly(VT-co-AN)],再通过碱性水解反应将剩余的腈基转化为羧基,合成出聚(乙烯基四唑-co-丙烯酸)[Poly(VT-co-AA)]。 采用傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)、核磁共振碳谱仪(¹³C NMR)、酸碱滴定等方法对Poly(VT-co-AN)和[Poly(VT-co-AA)的结构进行了表征,结果表明,Poly(VT-co-AN)的分子链中含有腈基、四唑基团和部分羧基,四唑基团的含量为68.6%,与酸碱滴定法测定的四唑基团的含量相近,[Poly(VT-co-AA)中含有四唑基团和羧基,不含有腈基,酸值高于Poly(VT-co-AN),四唑基团的含量为67.6%,与叠氮化钠与聚丙烯腈的摩尔比相近。 热失重分析结果显示[Poly(VT-co-AA)的热分解速率加快,在270~285 ℃的温度区间内分解完全。     

温度及pH敏感聚（丙烯酸）／聚（N—异丙基丙烯酰胺）互穿聚合物网络水凝胶的...

合成聚（丙烯酸）／聚（Ｎ－异丙基丙烯酰胺）互穿聚合物网络（ＰＡＡｃ／ＰＮＩＰＡ ＩＰＮ）水凝胶，具有温度及ｐＨ双重敏感特性。这种水凝胶在弱碱性条件下的溶胀率远大于酸性条件下的溶胀率。在酸性条件下，随着温度上升，凝胶的溶胀率也随之逐渐上升；而在弱碱性条件下，温度低于聚（Ｎ－异丙基丙烯酰胺）（ＰＮＩＰＡ）的较低临界溶解温度（ＬＣＳＴ）时，溶胀率也随着温度的上升而上升，而温度达到ＬＣＳＴ时，凝胶的溶胀率     

二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酸共聚凝胶的辐射合成与性质研究

采用γ辐射溶液聚合法合成了几种二甲基二烯丙基氯化铵 丙烯酸 (DADMAC AA)共聚凝胶 .实验结果表明单位体积溶液中二组分单体总摩尔数和丙烯酸 (AA)相对含量的增加使共聚凝胶力学强度明显增高 .在两种单体等摩尔比的情况下共聚体的凝胶含量随剂量增加而增加 ,且明显高于聚N ,N′ 二甲基二烯丙基氯化铵 (PolyDADMAC)凝胶 .体系中少量κ 卡拉胶 (KC)的加入可增强共聚凝胶韧性但对凝胶含量和强度影响甚微 .共聚凝胶溶胀性能测定结果表明DADMAC与AA摩尔比为 1∶2时凝胶溶胀比与体系pH值的关系呈现聚两性电解质性质 ,等电点pH值接近 4 5 .这种聚两性电解质性质在对铼Re(Ⅶ )离子浓集中也有所表现     

pH敏感的聚(L-谷氨酸)-交联聚丙烯酸水凝胶的合成与性能研究

通过在聚L-谷氨酸侧链部分接枝甲基丙烯酸2-羟乙酯得到含有双键的聚(L-谷氨酸),将其与丙烯酸共聚得到由聚(L-谷氨酸)侧链接枝并交联聚丙烯酸的pH敏感水凝胶.研究水凝胶在不同pH的缓冲溶液中的溶胀性、溶胀动力学,并通过SEM观察水凝胶的微观结构.结果表明,水凝胶在低pH环境下的溶胀率明显低于高pH环境中的溶胀率,不同...     

超临界CO2中丙烯酸含氟酯疏水改性聚丙烯酸的合成

研究了在超临界二氧化碳条件下 ,丙烯酸 1,1 二氢全氟辛酯 (FOA)对聚丙烯酸疏水改性的共聚反应 .发现与通常聚合方法相比含氟丙烯酸酯的产率得到提高 ;反应时间从 2 4h缩短到 4h ;所得产物的后处理也更容易 .同时发现温度对反应有影响 ,含氟酯单体在低温 (T <5 5 0℃ )时活性高于丙烯酸单体 ,在高温 (T >6 0 0℃ )时丙烯酸活性提高较大 .而共聚物水溶液粘度随pH值变化先上升后下降 ,在pH =5 0出现峰值 ,显示其中有分子间缔合存在 .与改性聚丙烯酰胺不同 ,改性聚丙烯酸水溶液粘度随FOA含量的增加而单调上升 ,也证明了分子间缔合的存在     

聚间亚苯亚乙烯的性能研究

自1990年Burroughes等首次报道聚对亚苯亚乙烯的电致发光以来,由于电致发光高分子材料在平面显示(特别是大面积显示)方面具有其他显示材料难以比拟的优势,因而近年来受到人们的广泛关注,在合成方法、加工性能、发光颜色的调控以及器件性能等多方面取得显著进展,不     

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N-异丙基丙烯酰胺/纳米SiO_2复合水凝胶的合成及溶胀性能

通过纳米SiO2的表面功能化,在其表面引入乙烯基功能基团,在H2OTHF的混合溶剂中,超声分散后,交联剂N,N′亚甲基双丙烯酰胺存在时,于25℃下使其与N异丙基丙烯酰胺共聚,制得聚N异丙基丙烯酰胺纳米SiO2复合水凝胶,并用FTIR和SEM对产物进行了表征.研究了凝胶的溶胀动力学,消溶胀动力学和温度敏感性.实验结果表明,纳米SiO2的引入,改善了聚N异丙基丙烯酰胺水凝胶在低温时的溶胀性能和在高温时对水的释放性能,并讨论了引起这些性能改变的原因.