链柔顺性对温敏性聚合物及水凝胶性能影响的研究

摘要

温敏性聚合物由于具有独特的应用前景，成为了近年来研究的热点。本论文以研究温敏性聚合物的结构和性能之间的关系为目的，设计并合成了两个系列具有不同链柔顺性的温敏性聚合物：柔性链温敏性聚合物和半刚性链温敏性聚合物，并且深入研究了这些温敏性聚合物的水溶液性质，通过两者的结构和性质的对比来探讨链柔顺性对聚合物温敏性质的影响。并且在此基础上合成了两类相应的水凝胶，对其水凝胶的性质进行了系统的研究，考察了聚合物链柔顺性对温敏性水凝胶性能的影响。
　　1.采用 RAFT聚合的方法合成了两个系列具有不同链柔顺性的温敏性聚合物：柔性链温敏性聚合物聚甲基丙烯酸-N-(2-羟丙基)吡咯烷酮酯[P(2-HPPMA)]和半刚性链温敏性聚合物聚乙烯基对苯二甲酸二[N-(2-羟丙基)吡咯烷酮]酯[P(2-HPPVTA)]，通过对它们的水溶液性质的表征得出结论，链柔顺性对温敏性聚合物的性能有非常大的影响。聚合物 P(2-HPPMA)的 LCST在分子量较低时随分子量的增加急剧降低，当分子量大于1.0×104 g·mo l-1时，降低的趋势趋于平缓。聚合物 P(2-HPPVTA)的 LCS T随着分子量的增加呈先降低后升高的趋势。聚合物链刚性的增加有助于迫使分子链采取伸直构象，改变聚合物的亲疏水性，从而影响其水溶液的温敏性质。
　　2.以 N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，在单体2-HPPMA和2-HPPVTA的基础上合成了两种不同链柔顺性的温敏性水凝胶：P(2-HPPMA)水凝胶和 P(2-HPPVTA)水凝胶，通过对二者的平衡溶胀比、溶胀动力学、退溶胀动力学、体积相转变温度等性质的研究和对比发现，P(2-HPPMA)水凝胶相对于P(2-HPPVTA)水凝胶具有更高的溶胀速率，但是退溶胀速率却相对较慢，且P(2-HPPMA)水凝胶的溶胀比也相对较小；P(2-HPPVTA)温敏性水凝胶的相转变温度随交联度的增加而减小，P(2-HPPM A)温敏性水凝胶的相转变温度基本保持不变(57℃)。聚合物链刚性的增加导致了链的伸展，疏水性的主链被亲水性的基团所包裹，从而影响了聚合物水凝胶的性能。

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第1章 绪论

1. 1 温敏性聚合物研究进展

1 .1 .1 温敏性聚合物概述

1.1.2 常见温敏性聚合物种类

1.1.3 影响聚合物LCST的因素

1. 2 温敏性水凝胶研究进展

1 .2 .1 温敏性水凝胶概述

1 .2 .2 温敏性水凝胶性质及分类

1 .2 .3 温敏性水凝胶的温敏机理及溶胀机理

1 .2 .4 影响温敏性水凝胶溶胀相变行为的因素

1. 3 课题提出及意义

第二章链柔顺性对聚合物温敏性能的影响研究

2. 1 引言

2 .2 . 柔性链温敏性聚合物的合成及其溶液性质研究

2 .2 .1 实验部分

2 .2 .2结果与讨论

2. 3 半刚性链温敏性聚合物的合成及其溶液性质研究

2 .3 .1 实验部分

2 .3 .2 结果与讨论

2. 4 柔性链温敏型聚合物和半刚性链温敏性聚合物溶液性质对比

2. 5 本章小结

第三章链柔顺性对温敏性水凝胶性质的影响研究

3. 1 引言

3. 2 实验部分

3 .2 .1 主要试剂及其来源

3 .2 .2 仪器与测试条件

3 .2 .3 半刚性温敏性水凝胶及柔性链温敏性水凝胶的合成

3. 3 结果与讨论

3.3.1 P(2-HPPVTA)温敏性水凝胶的性质研究

3.3.2 P(2-HPPMA)温敏性水凝胶的性质研究

3 .3 .3 链柔顺性对温敏性水凝胶性能的影响讨论

3. 4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢