明胶-聚异丙基丙烯酰胺水凝胶的溶胀动力学

采用明胶（Gel)和N－异丙基丙烯酰胺（NIPAM）为原料，制备了Gel/聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）水凝胶系列；研究了原料配比、pH值及温度对水凝胶溶胀速度的影响。结果表明，当温度大于PNIPAM的最低临界溶液温度（LCST）值时，Gel/PNIPAM水凝胶的溶胀速度随着组分中PNIPAM的增加而降低，且溶胀过程以扩散渗透控制为主。而pH对水凝胶溶胀速度的影响与温度有关。Gel/PNIPAM配比为5／5，温度大于LCST时，水凝胶的pH敏感性受明胶控制；温度低于LCST时，pH对水凝胶的溶胀速度的影响很小。     

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.     

阳离子化热响应微凝胶的合成及在二氧化硅矿化中的应用

采用无皂乳液聚合技术,在亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂的情况下,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)发生共聚,生成具有阳离子功能化的热响应微凝胶poly-(NIPAM-co-DMC).TEM研究表明该微凝胶粒子的粒径约为200 nm左右,具有规则的球形形态.DLS和1H-NMR研究证实了微凝胶粒子的最低临界溶液温度(LCST)在34℃左右.进一步以此微凝胶为模板,在中性条件下,以四甲氧基硅烷(TMOS)为硅源,在此模板上仿生沉积S iO2,生成poly(NIPAM-co-DMC)/S iO2杂化纳米粒子.FTIR、TEM、1H-NMR及TGA等研究表明S iO2在聚合物模板上发生了沉积.能谱分析进一步证明了S iO2主要分布在杂化纳米粒子的壳层区域.另外,当矿化反应温度高于微凝胶的LCST值时,体系生成了具有明显核壳结构的异形杂化粒子.     

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.     

基于互穿网络结构的pH/温度双重刺激响应性微凝胶的研究

室温下采用氧化-还原引发体系,以低交联密度的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶为种子,通过种子乳液聚合法合成由PNIPAM和聚丙烯酸(PAA)形成的具有互穿聚合物网络结构的微凝胶.傅立叶变换红外光谱分析结果表明微凝胶由PNIPAM和PAA两种聚合物组成,透射电镜表征结果证实微凝胶中PNIPAM和PAA两种聚合物形成了互穿网络结构.用动态激光光散射测试不同温度或pH值水介质中微凝胶的粒径,结果发现微凝胶具有良好的pH/温度双重刺激响应性.在水介质pH值大于5.5的情况下,PAA组分对微凝胶的体积相转变温度没有影响;而在水介质pH值为4.0的情况下,由于PAA与PNIPAM之间的氢键作用,微凝胶的体积相转变温度稍微降低.微凝胶中PAA组分含量越高,其pH刺激响应性越显著.     

微凝胶胶体晶体研究进展

Poly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAM)微凝胶粒子是一种软的胶体粒子.和单分散的SiO_2、PS、PMMA等硬的胶体粒子一样,单分散的PNIPAM微凝胶粒子也可以自组装成为高度有序的胶体晶体.微凝胶粒子软物质的特性及其对外部刺激的响应性赋予其不同于硬球的组装行为.微凝胶胶体晶体的高度有序结构及其刺激响应性使其在诸多领域有重要用途.本文分别介绍了三维及二维微凝胶胶体晶体组装的研究进展,并对已开发的基于微凝胶胶体晶体的应用进行了总结.     

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 .     

表面覆盖型AuNPs@PNIPAM复合粒子的制备及催化性能

金纳米粒子(AuNPs)表面能高,在水中极易团聚,使其应用受限.本文采用物理共混法,将带有正电荷的温敏聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶与带负电荷的AuNPs混合,经自组装制备了微凝胶表面覆盖AuNPs的有机-金属复合粒子AuNPs@PNIPAM.该复合粒子不仅具有很好的分散稳定性,而且其粒子的分散液具有温度比色性,在25℃→50℃→25℃的温度变化过程中呈现“红→紫→红”的可逆颜色变化.通过对硝基苯酚(4-NP)的还原反应,研究了复合粒子的催化性能.结果表明,复合粒子具有受温度调控的催化能力,随温度升高催化性能呈现先降后升的趋势.与文献报道的类似材料相比, AuNPs@PNIPAM复合粒子同时具有温度比色性和催化性能.     

温敏性荧光纳米材料的合成

合成了以荧光材料罗丹明B/SiO2为核,交联聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)为壳的具有核/壳结构的纳米颗粒。用氢氟酸除去二氧化硅模板核后,形成了核壳结构的温敏荧光微球。28～36℃范围内的温敏性实验表明,该粒子的低临界溶解温度(LCST)为33℃,具有温敏性,用SEM、TEM、XRD、FT-IR等手段对温敏荧光微球的组成和结构进行了表征和分析,探讨了磁性温敏纳米颗粒的制备机理。     

AuNPs/PNIPAM复合颗粒的制备及其温敏性质

将金纳米颗粒(AuNPs)组装到聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶微球表面制备出AuNPs/PNIPAM复合颗粒. 将PNIPAM 凝胶的温敏特性与AuNPs的光学性质结合, 通过改变温度调节AuNPs的局部表面等离子共振(LSPR)吸收峰位置. 研究结果表明, 温度升高使AuNPs的LSPR吸收峰发生红移, 并且这种效应是可逆的. 同时发现, AuNPs的光学性质还可以作为表征PNIPAM水凝胶微球温敏行为的一种手段. 利用透射电镜、紫外-可见光谱仪及动态光散射仪对AuNPs/PNIPAM复合颗粒的形貌、光学性质、粒径变化等进行了分析.     

氯化钠相转变 K-型卡拉胶/聚 N-异丙基丙烯酰胺共混凝胶的辐射合成及性质研究

用γ辐射技术合成了K 型卡拉胶 (KC)与聚N 异丙基丙烯酰胺共混凝胶 (Blendgels) .合成产物透明 ,有弹性和较好的力学强度 .对不同条件下共混凝胶性能的测定结果表明 ,所形成的共混凝胶有明显的氯化钠相转变性质 ,也保持了聚N 异丙基丙烯酰胺 (PNIPAM)特有的温度敏感性 (LCST为 34℃ )     

微波法制备聚(苯乙烯-N-异丙基丙烯酰胺)热敏性微球

聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM),由于其大分子链上同时具有亲水性的酰氨基和疏水性的异丙基,使得PNIPAM的水溶液,在32℃附近具有最低临界溶液温度(LCST)．PNIPAM及其共聚物表现出相转变,产生热敏性质．利用PNIPAM的热敏性质,可以制备多种智能高分子材料．这些高分子材料在生物医学、免疫分析、     

海藻酸钠和聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络水凝胶的溶胀动力学研究

以海藻酸钠 (SA)和N 异丙基丙烯酰胺 (NIPAM)为原料 ,制备出具有温度敏感性的半互穿网络水凝胶 (SA PNIPAMsemi IPN) .主要研究了海藻酸钠用量、水介质温度及pH值对该凝胶溶胀速率的影响 .结果表明 ,在PNIPAM最低临界溶解温度 (LCST)以下 ,该凝胶的溶胀速率随着凝胶网络中SA组分的增加而增大 ,且溶胀速率取决于高分子链的松弛速率 ;pH对凝胶溶胀速率的影响与温度有关 ,温度对溶胀速率的影响与pH有关 .     

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”.     

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。     

相转变温度范围窄的聚(N-异丙基丙烯酰胺)温敏性微凝胶

采用间歇式、半间歇式和连续式无皂乳液聚合(SFEP)法合成温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶。连续式或半间歇式SFEP法合成的PNIPAM微凝胶相转变温度范围明显地比间歇式SFEP法合成的窄,其中又以连续式SFEP法的效果最明显。相同交联剂用量的情况下,连续式SFEP法合成的PNIPAM微凝胶的粒径和溶胀比最大,而间歇式SFEP法合成的最小。通过研究微凝胶合成过程中溶胀比随反应时间的变化关系,证明了连续式或半间歇式SFEP法合成的PNIPAM微凝胶具有比较均匀的内部交联结构。     

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。     

PNIPAM温敏微凝胶在生物医学领域中的应用研究

水凝胶因其良好的生物相容性及环境刺激响应性而在生物医学领域有着广泛的用途,但仍存在机械强度差、响应速度慢、不能生物降解等缺点。针对这些问题,特别是宏观水凝胶响应慢的问题,我们近年来以具有温度敏感性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)微凝胶为基础,设计制备了一系列生物材料,分别应用于药物控释、生物传感以及组织工程等生物医学领域。我们设计制备了具有良好葡萄糖敏感性的PNIPAM微凝胶,实现了可自我调控的胰岛素可控释放。以PNIPAM微凝胶为基础,提出了新的聚合胶态晶体阵列光学传感方法,设计制备了多种可快速响应的新型生物光学传感器。实现了PNIPAM微凝胶的实时凝胶化,并将其发展成为一种新型的可注射细胞支架材料。进一步利用该体系的可逆性,提出了制备在药物筛选、肿瘤研究以及组织工程等领域有重要用途的多细胞球的新方法。     

共聚N-异丙基丙烯酰胺单链微凝胶

聚 N -异丙基丙烯酰胺 (PNIPAM)的水溶液具有下临界共溶温度 LCST(约 3 2℃左右 ) ,即当体系温度高于 3 2℃时 ,高分子链的构象发生 Coil- to- Globule的变化 [1～ 3 ] ,而由 N -异丙基丙烯酰胺制备的水凝胶亦存在体积相转变 ,该转变与网络链的构象变化相关 ,文献 [1 ,4,5 ]对从大块凝胶到微米级凝胶的性质进行了研究 .本文成功地制备了聚 N -异丙基丙烯酰胺的单链微凝胶 ,与相应的线性高分子在分子量和化学组成上完全相同 ,初步研究了它们与十二烷基硫酸钠 (SDS)的混合水溶液的粘度性质 ,从而在两者之间建立了直接而明确的联系 .1…