基于互穿聚合物网络结构pH/温度双重敏感性微凝胶的研究

摘要

既能响应pH变化刺激又能响应温度变化刺激的pH/温度双重敏感性微凝胶在药物智能释放载体、传感器、生物物质分离等方面存在诱人的应用前景。过去制备pH/温度双重敏感性微凝胶的方法主要有单体无规共聚法和核壳结构法，这两种方法均存在温度敏感性组分和pH敏感性组分相互干扰的问题。本文将具有温敏性的聚合物网络和具有pH敏感性的聚合物网络在微凝胶粒子中形成互穿聚合物网络(IPN)结构，得到的pH/温度双重敏感性微凝胶克服了过去单体无规共聚法和核壳结构法的缺陷。另外通过研究这类pH/温度双重敏感性微凝胶胶乳的流变行为，发现它存在具有明显实用价值的热增粘效应。最后尝试采用冰晶体模板法将pH/温度双重敏感性微凝胶组装形成了纤维。论文的具体研究工作及取得的研究结果主要分为以下三个方面：
　　 (1)室温下采用氧化-还原引发体系，以低交联密度的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶为种子，通过种子乳液聚合法合成了由PNIPAM和聚丙烯酸(PAA)形成的具有互穿聚合物网络(IPN)结构的微凝胶(PNIPAM/PAA IPN微凝胶)。傅立叶变换红外光谱分析结果表明微凝胶由PNIPAM和PAA两种聚合物组成，透射电镜表征结果证实微凝胶中PNIPAM和PAA两种聚合物形成了互穿网络结构。用动态激光光散射测试不同温度或pH值水介质中微凝胶的粒径，结果发现PNIPAM/PAA IPN微凝胶具有良好的pH/温度双重敏感性，两种敏感性组分之间的相互干扰很小。
　　 (2)用旋转粘度计测试了不同浓度PNIPAM/PAA IPN微凝胶胶乳的粘度与温度之间的关系，发现PAA含量较高PNIPAM/PAA IPN微凝胶胶乳具有热增粘效应，甚至在温度大于32℃的情况下出现了sol-gel转变，对它们产生热增粘效应的机理进行了探讨。另外，用旋转流变仪测试PNIPAM/PAA IPN微凝胶胶乳的储量模量G’和损耗模量G”与温度之间的关系，研究了微凝胶胶乳发生sol-gel转变时的结构变化。
　　 (3)对PNIPAM/PAA IPN微凝胶在冰晶体模板中的组装行为进行了研究，发现一定浓度的微凝胶胶乳在液氮中缓慢定向冷冻后，微凝胶在冰晶体模板中组装形成了纤维。场发射扫描电镜观察结果表明，纤维由PNIPAM/PAA IPN微凝胶有序排列形成。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 pH/温度双重敏感性微凝胶的研究进展

1.2.1 温度敏感性微凝胶

1.2.2 pH敏感性微凝胶

1.2.3 多重敏感性微凝胶

1.2.4 pH/温度双重敏感性微凝胶的合成方法

1.2.5 pH/温度双重敏感性微凝胶的应用

1.3 基于PNIPAM的热增粘聚合物的研究进展

1.3.1 热增粘聚合物的特性和种类

1.3.2 基于PNIPAM的温敏两亲性共聚物

1.3.3 热增粘聚合物的应用

1.4 本论文的主要研究内容及其意义

1.4.1 本论文的主要研究内容

1.4.2 本论文的研究意义

第二章 具有互穿网络结构的pH/温度双重敏感性微凝胶的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 药品与试剂

2.2.2 聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶的合成

2.2.3 PNIPAM/聚丙烯酸(PAA) IPN微凝胶的合成

2.2.4 PNIPAM/PAAIPN微凝胶结构与性能表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 PNIPAM/PAAIPN微凝胶的形成

2.3.2 PNIPAM/PAAIPN微凝胶的化学组成

2.3.3 PNIPAM/PAAIPN微凝胶的形态结构

2.3.4 PNIPAM/PAAIPN微凝胶的温度敏感性

2.3.5 PNIPAM/PAAIPN微凝胶的pH敏感性

2.4 结论

第三章 PNIPAM/PAA IPN微凝胶胶乳的流变性能的研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 药品与试剂

3.2.2 PNIPAM/聚丙烯酸(PAA) IPN微凝胶的合成及纯化

3.2.3 PNIPAM/PAAIPN微凝胶胶乳的稳态流变性能测定

3.2.4 PNIPAM/PAAIPN微凝胶胶乳的动态流变性能测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 PNIPAM/PAAIPN微凝胶的pH/温度双重敏感性

3.3.2 PNIPAM/PAAIPN微凝胶胶乳的热增粘效应

3.3.3 PNIPAM/PAAIPN微凝胶胶乳的热增粘机理探讨

3.3.4 PNIPAM/PAAIPN微凝胶胶乳的非牛顿流体行为

3.3.5 PNIPAM/PAAIPN微凝胶胶乳的动态流变性能

3.4 结论

第四章 PNIPAM/PAAIPN微凝胶在冰晶体模板

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 药品与试剂

4.2.2 PNIPAM/聚丙烯酸(PAA) IPN微凝胶的合成及纯化

4.2.3 PNIPAM微凝胶和PNIPAM/PAA IPN微凝胶胶乳的冷冻

4.2.4 用扫描电镜分析样品的形态结构和表面微观结构

4.3 结果与讨论

4.3.1 PNIPAM微凝胶在冰晶体模板中组装形成纤维

4.3.2 PNIPAM/PAAIPN微凝胶的自组装行为

4.4 小结

第五章 结论

参考文献

硕士研究生阶段发表的论文

致谢