DMAEMA制备温度及pH敏感性水凝胶及其对聚丙烯纤维的预辐射接枝改性研究

摘要

水凝胶是一种不溶于水，但能显著地溶胀于水中，并在其结构内部保持一定的水分的具有三维网络结构的新型功能高分子材料。智能水凝胶具有对环境响应特性，其含水量可随外界环境如温度、pH值、溶剂、电磁场或化学物质等条件的变化而发生可逆变化，由于这种特性可应用于药物开关控制释放、固定化酶的反应控制、化学传感器及环保材料等众多领域。智能水凝胶很快成为人们研究的热点，其中温度敏感性及pH敏感性水凝胶方面的研究报道较为集中。 本文采用热化学聚合法，将甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA，其聚合物的低临界溶解温度LCST在50℃左右)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm，其聚合物的LCST在32℃左右)两种具有不同LCST的单体共聚，得到了共聚物水凝胶P(DMAEMA-co-NIPAAm)。研究了不同的单体配比、温度及pH值对共聚物水凝胶溶胀性能的影响；研究了水凝胶在纯水及生理盐水中的温度敏感性特点等。结果表明：PDMAEMA/NIPAAm水凝胶具有明显的温度敏感性，其低临界溶解温度(LCST)介于PDMAEMA和PNIPAAm水凝胶的LCST之间(32-50℃)，并与单体组分有关；随着NIPAAm含量的增大，水凝胶的体积相转变温度和溶胀率均降低；水凝胶的溶胀率随温度的升高而减小。此外，在缓冲溶液中，随着pH的增大，水凝胶的溶胀率不断下降，当pH<7时，水凝胶的溶胀率随温度的变化无明显的改变；当pH>7时，水凝胶的溶胀率随温度的改变有明显的变化。 采用预辐射接枝法，对聚丙烯(PP)纤维用电子束在空气中进行预辐照，然后置于甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)和乙醇/水的混合溶剂中进行接枝反应。研究了不同溶剂配比、反应时间、反应温度、单体浓度、不同辐照吸收剂量等对接枝率的影响。结果表明，在一定范围内，接枝反应时间的增加，辐照吸收剂量的增大都有利于接枝率的提高。 采用二次接枝法，在预辐照的PP纤维上先接枝丙烯酸(AAc)，再接枝DMAEMA，使DMAEMA在PP纤维上的接枝率大大的提高。研究了反应时间、反应温度、单体浓度等对接枝率的影响；结果表明，在一定范围内，接枝反应时间、反应温度及单体浓度的增加都有利于接枝率的提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1水凝胶的概述

1.2水凝胶的最新研究热点

1.2.1智能水凝胶的研究

1.2.2生物相容性水凝胶的研究

1.2.3生物降解性水凝胶的研究

1.2.4纳米材料复合水凝胶的研究

1.2.5超孔性水凝胶的研究

1.2.6互穿聚合物网络水凝胶的研究(IPN)

1.3智能水凝胶的研究进展

1.3.1温度敏感性智能水凝胶

1.3.2 pH敏感性智能水凝胶

1.3.3温度及pH双重敏感性水凝胶

1.3.4光敏感性水凝胶

1.4智能水凝胶的应用

1.4.1药物控制释放系统

1.4.2物料分离

1.4.3在酶的固定与免疫分析方面的应用

1.4.4在金属离子的浓集与分离方面的应用

1.4.5智能水凝胶的其它应用

1.5水凝胶的制备方法

1.5.1化学法

1.5.2辐射法

1.6本文研究意义和内容

第二章实验部分

2.1 实验仪器

2.2 实验材料与药品

2.3 实验方法

2.3.1热化学法制备水凝胶

2.3.2预辐照接枝

2.4样品的性能测试

2.4.1水凝胶样品溶胀率的测定

2.4.2溶液的配制方法及离子强度的标定

2.4.3红外光谱分析

2.4.4 DSC法测定相转变温度(LCST)

2.4.5铜吸附量的测定

第三章Poly(DMAEMA-co-NIPAAm)共聚物水凝胶的性能分析

3.1.Poly(DMAEMA)，Poly(NIPAAm)和Poly(DMAEMA-co-NIPAAm)共聚物水凝胶的红外表征

3.2 Poly(DMAEMA-co-NIPAAm)共聚物水凝胶的温度敏感性

3.3 Poly(DMAEMA-co-NIPAAm)共聚物水凝胶的pH敏感性

3.4 离子强度对Poly(DMAEMA-co-NIPAAm)共聚物水凝胶溶胀率的影响

第四章聚丙烯纤维预辐照接枝的研究

4.1 聚丙烯纤维预辐射接枝DMAEMA

4.1.1有机溶剂对接枝率的影响

4.1.2反应时间对接枝率的影响

4.1.3辐照剂量对接枝率的影响

4.1.4反应温度对接枝率的影响

4.1.5单体浓度对接枝率的影响

4.1.6接枝DMAEMA纤维的红外表征

4.2 二次接枝预辐照聚丙烯纤维

4.2.1 时间对第二次接枝率的影响

4.2.2 DMAEMA浓度对第二次接枝率的影响

4.2.3接枝前后聚丙烯的红外谱图

4.3接枝纤维对铜离子的吸附研究

4.3.1吸附标准曲线的绘制

4.3.2接枝率对吸附量的影响

4.3.3溶液pH值对铜离子吸附影响

4.3.4反应温度对吸附量的影响

4.3.5吸附时间对吸附量的影响

4.3.6对铜离子的解吸附研究

第五章结论

参考文献

攻读学位期间公开发表的论文

致谢