新型聚N-异丙基丙烯酰胺系共聚物的合成、响应性及应用研究

摘要

刺激响应性聚合物是指对温度、pH、离子强度、光等敏感的一类聚合物，在乳化剂、纳米反应器及生物医药领域有广阔的应用前景。聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)在32℃时可以发生相转变，因此PNIPAM系共聚物引起广泛关注。
　　本文使用BDATC作为链转移剂，通过可逆加成断裂链转移自由基聚合制备了一系列PNIPAM链段不同的嵌段共聚物，聚丙烯酸-b-聚N-异丙基丙烯酰胺-b-聚丙烯酸(PAA-b-PNIPAM-b-PAA)。使用核磁、傅里叶红外光谱仪表征了其结构与组成。利用紫外-可见分光光度计、纳米激光粒度仪、透射电镜对其胶束溶液进行表征，研究了嵌段比、浓度、pH对温度与pH响应性行为的影响。实验证明:聚合物溶液的最低临界溶解温度(LCSTs)可以通过调节嵌段比、聚合物胶束的初始浓度及胶束溶液的pH而改变。当T=45℃，pH=6.0时，PAA-b-PNIPAM-b-PAA溶液自组装成以PNIPAM链段为核，以PAA链段为壳的核壳胶束。而在常温、酸性溶液中，PAA-b-PNIPAM-b-PAA则会自组装成内层为PAA链段，外层为PNIPAM链段的花型胶束。
　　采用PAA-b-PNIPAM-b-PAA为纳米反应器，通过苯乙烯RAFT乳液聚合出了130-240nm的聚苯乙烯纳米微球。研究了苯乙烯用量、反应器浓度、过硫酸用量对聚苯乙烯纳米微球粒径及粒径分布的影响，并对苯乙烯纳米微球的组成、性质及形貌进行分析。分别采用FT-IR和TEM确定了纳米微球的组分和核壳结构。不同温度和pH条件下的DLS测试表明了纳米微球的pH与温度敏感性。聚苯乙烯纳米微球在碱性条件下常温保存三个月仍可以稳定存在。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 引言

1．2 聚N-异丙基丙烯酰胺共聚物的分类

1．3 聚N-异丙基丙烯酰胺系共聚物的制备

1．3．1 传统自由基聚合

1．3．2 “活性”／可控自由基聚合

1．4 聚N-异丙基丙烯酰胺系共聚物的自组装

1．4．1 温度单一响应性共聚物

1．4．2 温度与pH双重响应性共聚物

1．5 聚N-异丙基丙烯酰胺系共聚物的应用

1．5．1 生物医学

1．5．2 絮凝剂

1．5．3 纳米反应器

1．6 本论文的提出及主要研究内容

2．PAA-b-PNIPAM-b-PAA三嵌段共聚物的合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂及仪器

2．2．2 原料的预处理

2．2．3 BDATC的合成

2．2．4 PAA-CTA的合成

2．2．5 PAA-b-PNIPAM-b-PAA的合成

2．3 表征

2．3．1 红外光谱表征

2．3．2 液体核磁表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 BDATC的分析

2．4．2 PAA-CTA的分析

2．4．3 PAA-b-PNIPAM-b-PAA的分析

2．5 本章小结

3．PAA-b-PNIPAM-b-PAA三嵌段共聚物的响应性行为的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂及仪器

3．2．4 共聚物胶束溶液的制备

3．2．5 共聚物温度响应行为的表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 PAA-b-PNIPAM-b-PAA温度响应性行为研究

3．3．2 PAA-b-PNIPAM-b-PAA pH响应性行为研究

3．4 本章小结

4．PAA-b-PNIPAM-b-PAA三嵌段共聚物在纳米反应器方面的应用研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂及仪器

4．2．2 原料预处理

4．2．3 乳液聚合

4．2．4 表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 聚苯乙烯纳米微球的制备反应原理

4．3．2 聚合反应条件对聚苯乙烯纳米微球粒径及其分布的影响

4．3．3 聚苯乙烯纳米微球的组成及形貌分析

4．3．4 聚苯乙烯纳米微球的响应性分析

4．3．5 聚苯乙烯纳米微球稳定性分析

4．4 本章小结

5．结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况