聚甲基丙烯酸纳米水凝胶的水相合成及其磁性功能化

利用十二烷基硫酸钠/吐温20复配表面活性剂和原位生成的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)种子乳胶,发展了一种可在全水相中"绿色"合成较高浓度的聚甲基丙烯酸(PMAA)纳米水凝胶的新方法.以PMAA纳米水凝胶为前驱体,采用原位氧化沉淀法制备了磁性PMAA纳米微球.利用动态光散射法、FTIR分析、TEM观察、振动样品磁强计测试(VSM)、热重分析(TG)等对纳米水凝胶和磁性微球进行了表征,并探讨了PMAA纳米水凝胶的形成机理.结果表明,吐温20与MAA和PMAA间的氢键作用,促成了交联PMAA/吐温20复合物层在PMMA种子乳胶表面的选择性生长,导致生成了具有核壳结构的PMAA纳米水凝胶.PMAA纳米水凝胶表现出良好的p H响应性,当介质的p H值由1增加至6时,其流体力学体积扩张了近50倍.磁性PMAA纳米微球具有超顺磁性,其饱和磁化强度高达50 A·m~2/kg.     

PMAA纳米水凝胶的水相制备

利用表面活性剂间的疏水作用以及表面活性剂与单体间的氢键作用,促使甲基丙烯酸(MAA)单体在原位生成的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)种子乳胶表面的选择性聚合,实现了PMAA纳米水凝胶的水相"绿色"制备。利用动态光散射、傅里叶红外光谱、透射电子显微镜表征了PMAA纳米水凝胶的尺寸、组成、形貌和pH响应性。研究了聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯(吐温20)的用量、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的用量、MAA的用量和加入方式、十二烷基硫酸钠(SDS)的补加速率等对PMAA纳米水凝胶的尺寸和溶胀性能的影响。结果表明:PMAA纳米水凝胶为核-壳结构;随着MBA用量的减小、吐温20用量的增加、MAA用量的增加,PMAA纳米水凝胶的尺寸和溶胀比均增大;当采用半连续加入MAA时,PMAA纳米水凝胶的尺寸和溶胀比变小;当SDS的补加时间由60min延长到100min时,PMAA纳米水凝胶的尺寸逐渐变小。PMAA纳米水凝胶具有良好的pH响应性,当介质的pH从1增加到6时,其流体力学体积扩张了64倍。