学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

PNIPAm温敏凝胶的制备与性能研究

作　者: 周雪松
导　师: 侯长军
学　校: 重庆大学
专　业: 应用化学
关键词: N-异丙基丙烯酰胺温敏性水凝胶致孔剂冷冻法
分类号: O648.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 270次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

PNIPAm凝胶因其同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基,使其系列聚合物具有优良的温敏特性并广泛应用于药物缓释、物料分离、免疫分析、酶的固定等领域。根据具体应用的不同,如温敏机械阀、生物传感器、人工肌肉等,需要响应速率快或抗压模量大的凝胶。因此凝胶温敏响应速率和抗压模量成为评价其性能的重要参数。如何提高凝胶响应速率及抗压模量值得不断深入研究。致孔剂法可以制备快速响应的温敏凝胶;冷冻法可以制备快速响应或高强度的凝胶。本文以致孔剂法和冷冻法制备了P(NIPAm-co-AAm)共聚凝胶(简写作PNA)和PNIPAm均聚凝胶(简写作PN),探讨了单体浓度、交联剂浓度、致孔剂、冷处理、冷冻前反应时间等因素对凝胶诸多性能的影响。以不同分子量的聚乙二醇(PEG)为致孔剂,在18℃下制备了多孔结构的PNA共聚凝胶,并与PN多孔均聚凝胶作了对比。实验表明:PNA共聚凝胶由于引入亲水性的丙烯酰胺,故其低临界溶解温度(Lower Critical Solution Temperature, LCST)比PN均聚凝胶高。PEG的加入只是作为致孔剂,由于没有引入新的官能团,故对低临界溶解温度没有影响。本文所制多孔PNA凝胶显示了比无孔PNA凝胶更快的溶胀/退胀速率,更高的低温态溶胀率和更低的高温态溶胀率,这些与均聚PN凝胶相似。但由于引入较多高活性低位阻的亲水性丙烯酰胺,PNA凝胶与相应的PN凝胶相比,溶胀速率更快(但PNA多孔凝胶的超Ⅱ型迁移现象不如PN多孔凝胶明显)而退胀速率更慢,低温态溶胀率更低而高温态溶胀率更高,并且拥有更高的抗压模量。其次,本文以冷冻法制备了PNA凝胶和PN凝胶,并将传统方法制备的凝胶进行了冷处理实验。冷冻法分两步:第一步在18℃下进行,第二步在-18℃下进行。冷处理和控制冻前时间(冷冻前的反应时间,即第一步用时)对凝胶性能影响很大。冻前时间的控制能够使凝胶性能产生多方面剧变,在凝胶化时间点前转冷可以制备超孔快速凝胶,在凝胶化后转冷可以制备高强度凝胶。在凝胶化时间点以前转冷的凝胶,由于超级大孔的存在且结构疏松,水分子进出阻力小,因此突出特点是溶胀退胀极快但抗压模量小。在凝胶化时间点后转冷的凝胶,抗压模量激增,原因可能是其局部强化的网格与封闭水泡协同作用产生了类似细晶强化的效果。随着冻前时间的推移,凝胶的抗压模量曲线呈现两低一高共三个平台,并在第三平台末期接近传统方法制备的凝胶。经充分溶胀的凝胶通过冷处理,由于冰晶对网络有重整作用,温敏凝胶退胀速率有了较大提高,但其它性能改变不大。研究还发现:凝胶冷处理前的溶胀程度越高,重整效果越明显。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 温度敏感凝胶  9-10
  1.2 温敏凝胶响应机理  10-12
  1.3 凝胶改性研究进展  12-16
    1.3.1 改变亲/疏水基团比例  12-13
    1.3.2 梳型结构  13
    1.3.3 与离子单体共聚  13-14
    1.3.4 网络互穿( IPN)  14
    1.3.5 多孔结构  14-15
    1.3.6 凝胶尺寸  15-16
  1.4 温敏凝胶的应用  16
  1.5 论文研究的意义及主要研究工作设计  16-18
2 致孔剂法温敏凝胶制备及其表征、测试  18-43
  2.1 试剂与仪器  18-19
    2.1.1 实验试剂  18
    2.1.2 实验仪器  18-19
  2.2 凝胶的制备、表征及测试  19-22
    2.2.1 凝胶的制备  19-21
    2.2.2 表征与测试  21-22
  2.3 结果与讨论  22-41
    2.3.1 红外光谱（IR）  22-24
    2.3.2 热重/差热分析（TG/DSC）  24-25
    2.3.3 比表面积分析  25-27
    2.3.4 扫描电镜（SEM）  27-28
    2.3.5 凝胶宏观形态  28-29
    2.3.6 凝胶溶胀率  29-33
    2.3.7 溶胀动力学  33-37
    2.3.8 退胀动力学  37-39
    2.3.9 抗压模量  39-41
  2.4 本章小结  41-43
3 冷冻法制备温敏凝胶及性能测试  43-57
  3.1 试剂与仪器  43
    3.1.1 实验试剂  43
    3.1.2 实验仪器  43
  3.2 冷冻法凝胶的制备  43-45
  3.3 结果与讨论  45-56
    3.3.1 凝胶溶胀率  45-49
    3.3.2 溶胀动力学  49-51
    3.3.3 退胀动力学  51-54
    3.3.4 抗压模量  54-56
  3.4 本章小结  56-57
4 总结与展望  57-59
  4.1 总结  57-58
  4.2 展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-66
附录  66

PNIPAm温敏凝胶的制备与性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文