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具有可调相变的温敏性纳米水凝胶的研究

作　者: 王海燕
导　师: 邱高；鲁希华
学　校: 东华大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 温敏性相转变温度非离子微凝胶 N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm) N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA) 丙烯酰胺(AAM)
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

温敏性纳米水凝胶由于它的温敏性特征而引起人们的广泛兴趣,目前合成温敏性纳米水凝胶的单体主要是N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)。与离子型单体共聚,N-异丙基丙烯酰胺系列纳米水凝胶的相转变温度增加,这是目前调节和提高此类纳米水凝胶的相转变温度的主要方法。而关于合成高含量(大于1 5wt%)的强亲水性单体的非离子型温敏性纳米水凝胶未见成功报道,原因是高含量强亲水性单体导致聚合反应沉淀而无法获得纳米水凝胶。本文发现,低浓度的引发剂大大提高合成高含量强亲水性单体的非离子型温敏性纳米水凝胶的聚合体系的稳定性,首次成功地合成了稳定的高达40 wt%强亲水性单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)的DMA/NIPAAm的纳米水凝胶,以及高达25 wt%强亲水性单体丙烯酰胺(AAM)的AAM/NIPAAm的纳米水凝胶。本文以NIPAAm为主单体,丙烯酰胺(AAM)和N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)为合成单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,十二烷基磺酸钠(SDS)为农而活性剂,硫酸铵(APS)为引发剂,采用乳液沉淀聚合的方法合成高含量的强亲水性非离子型温敏性纳米水凝胶P(NIPAAm-co-AAM)和P(NIPAAm-co-DMA)。NIPAAm微凝胶的相转变温度(VPTT)在32℃左右,随着AAM或DMA含的增加其最低临界相转变温度也相应的升高。通过改变NIPAAm/AAM单体的配比和引发剂APS的浓度,对共聚水凝胶P(NIPAAm-co-AAM)进行了研究；通过改变NIPAAm/DMA单体的配比,引发剂APS的浓度对共聚水凝胶P(NIPAAm-co-DMA)进行了研究。利用动态激光光散射仪(DLS)研究微凝胶的尺寸和寸分布,通过傅里叶红光谱仪(FTIR)和核磁共振波谱仪(NMR)对所制备的微凝胶的结构进行了研究,通过紫外-可见光谱仪(UV-vis)对所制备的微凝胶的相转变温度进行研究。其研究结果主要如下：(1)在0.005 wt% APS引发剂浓度条件下,成功地合成了25 wt%AAM高含量的非离子型温敏性纳米水凝胶P(NIPAAm-co-AAM),并发现随着AAM浓度的增加,所制备的纳米水凝胶的粒径逐渐增大。当引发剂APS的浓度高于0.005 wt%时,随着引发剂APS浓度的增加,所制备出的纳米水凝胶越不稳定。(2)在0.005 wt% APS引发剂浓度条件下,合成的P(NIPAAm-co-DMA)共聚纳米水凝胶中DMA的浓度最高可达40wt%,并发现随着DMA浓度的增加,所制备的水凝胶的粒径逐渐增大。当引发剂APS的浓度高于0.005 wt%时,随着引发剂APS浓度的增加,所制备出的纳米水凝胶越不稳定。(3)通过AFM图观测出,所制备的水凝胶为规则的球形,并且随着亲水性单体浓度的增加所制备的水凝胶的粒径逐渐增大(4)通过NMR和FTIR观察到,亲水性单体的加入使得所制备的水凝胶的结构中亲水性基团增加,使其亲水性增强。(5)通过UV-vis观察到,亲水性单体的加入使得所制备的水凝胶的相转变温度由原来的32℃升高到48℃。

具有可调相变的温敏性纳米水凝胶的研究

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