交联度对原位聚合法制备聚合物胶束性质的影响及相应的空心球制备

用原位聚合法成功地制备出不同响应温度的温敏性聚乳酸/聚(异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)[P(D,L-LA)/P(NIPAM-co-AM)]核壳胶束. 实验中发现, 壳层的交联剂含量对粒子的尺寸有很大的影响, 当交联剂的摩尔分数从5%提高到15%时, 粒子在25 ℃时的流体力学直径从170.2 nm增加到886.5 nm. 通过对胶束粒子的核进行生物降解, 方便地得到了相应的空心球. 用FTIR监测核的降解过程, 用SEM和AFM检测核降解完全后粒子的外在形貌和内在结构变化. DLS结果表明, 空心球粒子同样具有良好的温度响应性, 其响应温度可通过改变原位聚合时单体AM的含量加以调节.     

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 .     

原位聚合法制备具有温敏PNIPAM壳的核-壳结构聚合物纳米微球的研究

结合大分子自组装和原位自由基聚合方法,采用油溶性引发剂偶氮二异丁腈(AIBN),在聚(ε-已内酯)(PCL)纳米粒子表面引发聚合单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和交联剂亚甲基双(丙烯酰胺)(MBA),制备得到了核-壳结构的PCL/PNIPAM聚合物纳米微球.系统研究了单体和交联剂用量、壳层目标交联度、初始PCL/DMF溶液的浓度及引发剂AIBN含量4个反应参数对核-壳结构PCL/PNIPAM纳米微球的PNIPAM壳层得率、微球尺寸、温敏性能及电镜形貌的影响.结果表明,在制备核-壳结构PCL/PNIPAM纳米微球的反应过程中,PCL粒子表面的聚合和水中的聚合二者之间相互竞争.适当增加引发剂AIBN的添加量,有利于制备得到核/壳比例可控的PCL/PNIPAM纳米微球;交联剂MBA较高的反应活性导致形成了非均匀交联的PNIPAM壳层.     

RAFT聚合法制备聚合物胶束及其应用前景

聚合物胶束由于具有优良的组织渗透性、增容效果好、结构多样性和热稳定性等特点,成为国内外研究的热点之一。本文综述了近几年发展起来的一些具有特殊结构和特殊性能的双亲性嵌段聚合物胶束的研究进展,详细阐述了RAFT聚合法合成聚合物胶束的机理和优势,表明了RAFT聚合法可直接在水溶液中方便快捷地制备出温度和pH双响应性聚合物胶束。然而,当聚合物胶束的浓度低于其临界胶束浓度时,胶束的稀释效应大大影响了其实际应用,为提高聚合物胶束的稳定性,文章归纳总结了一系列有关壳交联聚合物胶束的制备方法及研究进展。最后,文章展望了聚合物胶束在药物可控释放、靶向、生物成像、催化剂负载及其他领域的应用前景。     

核壳结构葡萄糖敏感微凝胶的制备

用先合成聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)微凝胶核再包一层N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸共聚物(P(NIPAM-co-AA))壳的办法合成了一系列核壳结构微凝胶.微凝胶壳层厚度随投入的壳储备溶液的增加而增加.研究了pH=3.5时核壳微凝胶的温敏体积相转变行为.由于PNIPAM核和P(NIPAM-co-AA)壳的相转变温度很接近,因此只观察到一个相转变.在EDC催化下使3-氨基苯硼酸与壳层中的羧基反应,将苯硼酸基(PBA)引入微凝胶,得到核为PNIPAM、壳为P(NIPAM-co-AMPBA)的核壳结构微凝胶.改性后的微凝胶表现出3个体积相转变过程.其中第一个对应于P(NIPAM-co-AMPBA)壳层的体积相转变.第二和第三个则是PNIPAM核的相转变过程.由于在沉淀聚合时交联剂BIS反应性更大,PNIPAM核结构不均一,形成BIS含量高的"核"和BIS含量低的"壳".BIS含量低的"壳"被一层疏水的P(NIPAM-co-AMPBA)壳包裹,拉大了其与"核"的相转变温度的差别,因此随着温度升高表现出两个相转变过程.PBA改性的微凝胶同样表现出葡萄糖敏感性,但在葡萄糖存在下溶胀度的改变较小.     

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.     

高分子胶束化的新途径及胶束的结构演化

简述了嵌段共聚物和接枝共聚物在选择性溶剂中的胶束化行为，详细讨论了导致高分子胶束化的一些新途径，如利用特殊相互作用（氢键、离子相互作用 高分子／金属离子配合络合）、改变温度、介质环境和化学反应诱导等；并对高分子胶束结构的进一步演化以获得核交联和壳交联胶束作了简要的介绍。     

温度响应性单分子聚合物胶束

单分子聚合物胶束和传统的胶束一样具有核-壳结构,因其结构固定并具有良好的热力学稳定性而越来越受到研究者的关注。当这类胶束的核层或者壳层含有温敏性高分子的时候就可以形成具有温度响应性的单分子聚合物胶束。近年来,人们在温敏性的单分子聚合物胶束的合成与性能研究方面做了大量的工作。本文概述了具有温度响应行为的单分子聚合物胶束的类型、制备方法以及应用等方面取得的新进展,同时结合本实验室的工作,总结了基于超支化大分子的温敏性单分子聚合物胶束的相转变行为研究,并对这类胶束体系的发展进行了展望。     

P(St-NIPAm)核-壳纳米粒子的制备及其光子晶体薄膜

以过硫酸铵为引发剂,固定反应单体物质的量之比,采用一步无皂乳液聚合法,制备粒径不同的聚(苯乙烯-N-异丙基丙烯酰胺)纳米粒子,研究了反应单体用量对纳米粒子粒径的影响;然后利用简单的垂直沉积法,在载玻片上自组装光子晶体薄膜。结果表明:制备的纳米粒子具有较高的单分散性并呈明显的核-壳结构,其粒径与反应单体用量呈线性关系;薄膜中纳米粒子呈面心立方紧密堆积,薄膜厚度约8μm;薄膜光子禁带的实验测量值与理论计算值基本一致,且禁带与纳米粒子粒径呈线性关系;当反应单体的总物质的量分别为20,25,30,35mmol时,自组装成的光子晶体薄膜的颜色分别呈蓝紫、蓝绿、黄绿和橘红色。     

P(St-AM)核壳聚合物微球的制备及其光子晶体膜

采用一步乳液聚合法,调节引发剂用量,制备了不同粒径的具有核壳结构的功能性聚(苯乙烯-丙烯酰胺)乳胶微球.用透射电子显微镜表征了乳胶微球的核壳结构和粒径,所制微球的粒径分别为195,217,234和255 nm.用红外光谱对微球的化学成分进行了表征,证实聚丙烯酰胺已包覆在聚苯乙烯外层.通过竖直沉积自组装法制备了聚合物微球的光子晶体薄膜.扫描电子显微镜表征了所制光子晶体膜的表面形貌,反射和透射光谱表征了光子禁带.结果表明,聚合物微球以面心立方紧密堆积,其(111)面与基底平行;微球粒径不同,光子晶体的光子禁带不同.制备了不同光子禁带的光子晶体,禁带分别位于473,515,574和630 nm,相应的薄膜分别呈蓝色、绿色、黄色和红色,对于光子晶体的拓展和应用具有重要的意义.     

制备核-壳结构聚合物纳米微球和空心球的原位聚合方法的普适性研究

采用原位聚合制备核-壳结构聚合物纳米微球和空心球的新方法, 利用甲基丙烯酸2-羟丙酯(HPMA)和乙酸乙烯酯(VAc)两种单体, 在类似的反应条件下, 成功地制备了以聚(ε-己内酯)(PCL)为核, 分别以交联PHPMA和PVAc为壳的纳米微球; 将微球的核酶解后, 分别得到了对应的交联PMAA空心球和交联PVA空心球. 结果表明, 原位聚合制备核-壳结构聚合物微球的新方法具有一定的普适性, 适用于单体可溶于水而生成的聚合物不溶于水的体系.     

苦参碱和槐定碱在多刺激响应性水凝胶薄膜电极上的可调控电化学行为及其逻辑门构建

采用苦参碱(Matrine, MT)和槐定碱(Sophoridine, SR)作为电活性药物分子探针, 考察了聚(N-异丙基)丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶薄膜的刺激响应特性; 并通过循环伏安(CV)法和扫描电子显微镜(SEM)研究了PNIPAM在不同外界刺激条件(如温度、 盐浓度和甲醇)下结构的改变. 在25 ℃时, 药物分子MT和SR在玻碳电极上产生较大的氧化峰电流, 随着温度升高至40 ℃, 药物分子探针的氧化峰电流逐渐减小. 考察了不同Na₂SO₄浓度和不同比例甲醇对PNIPAM水凝胶薄膜的影响, 发现MT和SR的氧化峰电流随着Na₂SO₄浓度(00.45 mol/L)和甲醇比例(040%)的升高而减小. 结果表明, MT和SR可作为分子探针研究PNIPAM水凝胶薄膜对环境的三重刺激响应性开关行为, 并可进一步构筑3-输入/2-输出的逻辑门系统.     

Acid‐Degradable Core‐Crosslinked Micelles Prepared from Thermosensitive Glycopolymers Synthesized via RAFT Polymerization

A thermoresponsive block copolymer, namely poly(acryloyl glucosamine)‐block‐poly(N‐isopropylacryamide) (PAGA₁₈₀‐b‐PNIPAAM₃₅₀) was simultaneously self‐assembled and crosslinked in aqueous medium via RAFT polymerization at 60 °C to afford core‐crosslinked micelles exhibiting a glycopolymer corona and a PNIPAAM stimuli‐responsive core. An acid‐labile crosslinking agent, 3,9‐divinyl‐2,4,8,10‐tetraoxaspiro[5.5]undecane, was employed to generate thermosensitive and acid‐degradable core‐shell nanoparticles. Stable against degradation at pH = 6 and 8.2, the resulting core crosslinked micelles readily hydrolyzed into well‐defined free block copolymers at lower pH (30 min and 12 h respectively at pH = 2 and 4).

     

Methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(valerolactone) diblock polymeric micelles for enhanced encapsulation and protection of camptothecin

Amphiphilic block copolymers, methoxy poly(ethylene glycol)-b-poly(valerolactone) (mPEG-b-PVL), were synthesized via ring opening polymerization of δ-valerolactone in the presence of methoxy poly(ethylene glycol) (mPEG). The copolymers form micelle-like nanoparticles by their amphiphilic characteristics and their structures were examined by Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The sizes of nanoparticles ranged from 60 to 120 nm as measured by dynamic light scattering detection, and were larger with higher molecular weight of the copolymers. The Critical Micelle Concentration (CMC) of these nanoparticles in water decreased with increasing molecular weight of hydrophobic segment. Stability analysis showed that the micellar solutions maintain their sizes at 37 °C for six weeks without aggregation or dissociation. The lyophilization method was better than the evaporation method when camptothecin (CPT) was incorporated to the micelles. The former method yielded higher CPT loading efficiency and lower aggregation. The loading efficiency of CPT could be more than 96% and a steady release rate of CPT was kept for twenty six days. Moreover, the mPEG-b-PVL polymeric micelles offered good protection of CPT lactone form at 37 °C for sixteen days. The copolymers showed no cytotoxicity towards L929 mouse muscular cells when incubated for one day. Taken together, the mPEG-b-PVL copolymer has potential to be used for the delivery of CPT or other similar drugs.     

聚甲基丙烯酸甲酯/聚(异戊二烯-co-苯乙烯)核壳纳米乳液的合成与直接氢化方法的研究

利用可控微乳液法合成粒径19~200 nm,且呈球状分布均匀的聚甲基丙烯酸甲酯/聚(异戊二烯-co-苯乙烯)(PMMA/PIS)核壳纳米粒子,通过水合肼产生原位氢的技术,对合成的PMMA/PIS乳液体系进行直接常压氢化,对影响氢化度的因素、聚合物氢化前后结构、热性能进行了研究.结果显示,聚合物粒径、水合肼及双氧水用量等都是影响聚合物的氢化度的因素.研究发现,氢化以PMMA为核,PIS为壳的核壳结构乳液可以显著提高PIS氢化程度,减少氢化过程中凝胶产生.利用FTIR、~1H-NMR、Na_2S_2O_3滴定法测定了乳液的氢化度.结果表明,当聚合物粒径小于200 nm时,乳液氢化度可达到95%以上,且无凝胶现象产生.GPC结果证明了反应是氢化而非凝胶过程.利用TEM、DLS测试了氢化后乳液的核壳结构和粒径.实验结果显示,PMMA/HPIS为核壳纳米结构.TGA结果显示,当氢化度为98%时,聚合物耐热性提高41°C.     

高容量锂离子电池核壳型硅/碳复合电极材料的制备与性能

通过自组装方式采用一步法制备了锂离子电池硅碳复合电极材料.使用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等对样品结构进行表征.结果表明,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包覆的纳米硅颗粒(Si@PVP)均匀嵌入到具有三维网络纳米孔结构的导电石墨化炭黑(GCB)骨架中,形成核壳复合型(Si@PVP-GCB)纳米颗粒,既提高了该复合电极材料的导电性能,又改善了材料的机械强度.在纳米级GCB颗粒内部存在的中空石墨环结构和包覆在纳米Si颗粒外面的PVP包覆层都有效缓冲了纳米Si颗粒在充放电过程中较大的体积变化,从而使纳米Si颗粒更加稳定.电化学测试结果表明,Si@PVP-GCB电极材料在电流密度为50 m A/g时,经过100次循环后其可逆容量仍达到545 m A·h/g时,远高于商品化的石墨微球(GMs)电极材料的容量(理论容量为372 m A·h/g).     

Synthesis and Characterization of Thermo-responsive Poly(N-vinyl-2-pyrrolidinone)-block-poly(N-isopropylacrylamide) Micelles

A novel thermo-responsive diblock copolymer of poly(N-vinyl-2-pyrrolidinone)-block-poly(N-isopropylacrylamide) (PNVP-b-PNIPAM) was synthesized. FT-IR, ¹H-NMR and SEC results confirmed the successful synthesis of PNVP-b-PNIPAM diblock copolymer via anionic polymerization. The polymeric micelles formed from PNVP-b-PNIPAM copolymer in aqueous solution were developed and characterized as a potential thermo-responsive and biocompatible drug delivery system. Micellization of the diblock copolymer in aqueous solution was characterized by dynamic laser scattering (DLS), turbidity measurement, tension measurement and transmission electron microscopy (TEM). The thermo-responsive polymeric micelles with the size ranges of 200 to 260 nm and thickness of 30 nm are localized, selected and targeted for drug release, having a great potential in response to external-stimulus such as temperatures from 35 to 39°C. The critical micellization concentration (cmc) of PNVP-b-PNIPAM in aqueous solution is 0.0026 wt% determined by turbidity measurement. The size of micelles determined by DLS increased from 163 to 329 nm with increasing concentration of PNVP-b-PNIPAM from 0.25 to 0.5 wt% in aqueous solution at 40°C, which is determined by DLS.     

烯烃易位聚合制备遥爪聚合物及嵌段共聚物

遥爪聚合物因其聚合物链的两端带有反应性官能团,可用于制备嵌段、接枝、星形、超支化等具有特殊结构的聚合物,其制备方法主要包括传统自由基聚合与可控/“活性”自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、易位聚合和缩合聚合等。相比于其他的传统聚合方法,烯烃易位聚合是一种较为温和的、产物分子量及结构可控的聚合方法。本文主要概述在各种链转移剂的存在下,采用环烯烃的开环易位聚合(ring-opening metathesis polymerization, ROMP)和非环二烯易位(acyclic diene metathesis, ADMET)聚合制备带有各种官能团的遥爪聚合物以及与其他活性聚合方法(NMRP、ATRP、RAFT、ROP等)相结合制备嵌段共聚物的研究进展。     

原位溶液聚合聚苯胺与聚苯乙烯溶液共混复合材料的制备及表征

以DNSA掺杂剂,在醇(或酮)-水介质中采用原位溶液聚合法制备出了聚苯胺,以溶液共混法制备出了聚苯胺/聚苯乙烯复合材料,采用红外光谱、热失重、元素分析、扫描电镜对产物进行了表征。结果显示：掺杂的聚苯胺电导率最高为0.65 S/cm,优于常用的DBSA,具有一定实用价值和理论意义。该复合材料表面电阻率最低为101Ω/□数量级,并在一定范围内可调,可用于电磁屏蔽,适合于聚合物表面使用。