温度敏感性(NIPAAm)类共聚及IPN水凝胶的合成与性能的研究

摘要

本文通过DMAA改性N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）及AAm/NIPAAm水凝胶，研究考察了具有温度敏感性的DMAA/NIPAAm水凝胶、P（AAm-co-NIPAAm-co-DMAA）三元共聚水凝胶和P（NIPAAm-co-AAm）/PDMAA互穿聚合物网络（IPN）水凝胶智能材料的制备及性能。 采用偏重亚硫酸钠/过硫酸铵（Na2S2O5/APS）水溶性氧化还原引发体系制备了具有温度敏感性的DMAA/NIPAAm水凝胶、P（AAm-co-NIPAAm-co-DMAA）三元共聚水凝胶和P（NIPAAm-co-AAm）/PDMAA互穿聚合物网络（IPN）水凝胶；并用罗丹明B作为荧光探针分析研究上述凝胶的温度敏感相转变过程与机理。 论文的主要研究内容如下： 1．制备DMAA/NIPAAm型水凝胶、P（AAm-co-NIPAAm-co-DMAA）三元共聚水凝胶和P（NIPAAm-co-AAm）/PDMAA互穿聚合物网络（IPN）水凝胶。 2．研究反应条件如单体浓度、单体配比、交联剂浓度、引发剂浓度和氧化剂/还原剂配比对DMAA/NIPAAm型水凝胶的溶涨比SR的影响。当NIPAAm浓度增大、NIPAAm的摩尔比含量增高时，DMAA/NIPAAm水凝胶溶涨比SR呈下降趋势，且其温敏性响应性基本不变；交联剂/单体浓度大于9%、引发剂浓度/单体浓度小于1%时，DMAA/NIPAAm水凝胶不能明显的表现出温敏性。 3．研究反应条件（单体浓度，AAm、DMAA、NIPAAm的比例等）对 P（AAm-co-NIPAAm-co-DMAA）三元共聚水凝胶和P（NIPAAm-co-AAm）/PDMAA互穿聚合物网络（IPN）水凝胶的溶涨比SR的影响。P（AAm-co-NIPAAm-co-DMAA）三元共聚水凝胶和P（NIPAAm-co-AAm）/PDMAA（IPN）水凝胶的SR随NIPAAm浓度增大和NIPAAm的摩尔比含量增高，呈下降趋势。 4．P（AAm-co-NIPAAm-co-DMAA）三元共聚水凝胶和P（NIPAAm-co-AAm）/PDMAA互穿聚合物网络（IPN）水凝胶的性能对比。DMAA的摩尔百分比增加（7%～22%），两种水凝胶的LCST从40℃升高到45℃；三元共聚水凝胶平衡溶胀比（SR）由8．33提高至14．50，IPN水凝胶平衡溶胀比（SR）由5．61提高至11．66；两种水凝胶都能在30分钟内达到消溶胀平衡，并且失水率在80%左右；IPN水凝胶的形态稳定性好于三元共聚水凝胶。 5．用罗丹明B荧光指示剂对P（AAm-co-NIPAAm-co-DMAA）三元共聚水凝胶和P（NIPAAm-co-AAm）/PDMAA互穿聚合物网络（IPN）水凝胶进行光谱分析，对凝聚的结构进行表征。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第1.1节文献综述

1.1.1 NIPAAm类水凝胶的相转变机理研究进展

1.1.2 NIPAAm类水凝胶温敏响应的表征

1.1.3 NIPAAm类水凝胶的改性

1.1.4 NIPAAm类水凝胶LCST的控制

1.1.5 NIPAAm类水凝胶的应用

第1.2节课题的目的及意义

1.2.1论文研究目的及科学依据

1.2.2课题主要研究内容

第二章实验部分

第2.1节主要药品与实验仪器

第2.2节合成与制备

2.2.1 DMAA／PNIPAAm型水凝胶的制备

2.2.2 P(AAm-co-NIPAAm-co-DMAA)三元共聚水凝胶的制备

2.2.3 P(NIPAAm-co-AAm)／PDMAA互穿聚合物网络(IPN)水凝胶的制备

第2.3节结构表征

2.3.1 PNIPAAm结构表征

第2.4.节反应条件对DMAA／NIPAAm水凝胶溶胀性能影响的测试

2.4.1单体浓度对凝胶溶胀性能影响的测试

2.4.2单体配比对凝胶溶胀性能影响的测试

2.4.3交联剂浓度对凝胶溶胀性能影响的测试

2.4.4引发剂浓度对凝胶溶胀性能影响的测试

2.4.5引发剂配比量对凝胶溶胀性能影响的测试

第2.5节反应条件对三元共聚水凝胶及IPN水凝胶溶胀性能影响的测试

2.5.1单体浓度对凝胶溶胀性能影响的测试

2.5.2单体配比对凝胶溶胀性能影响的测试

第2.6节P(NIPAAm-co-AAm)／PDMAA互穿聚合物网络(IPN)水凝胶与P(AAm-co-NIPAAm-co-DMAA)三元共聚水凝胶的溶胀与消溶涨测试

2.6.1 IPN水凝胶与三元共聚水凝胶温敏性对比

2.6.2 IPN水凝胶与三元共聚水凝胶溶胀动力学对比

2.6.3 IPN水凝胶与三元共聚水凝胶消溶胀动力学对比

2.6.4 IPN水凝胶与三元共聚水凝胶的凝胶形态稳定性对比

第2.7节荧光探针表征NIPAAm类水凝胶的温敏特性

2.7.1荧光探针的选择

2.7.2不同极性溶液中荧光光谱的测定

2.7.3凝胶相转变前后的荧光光谱分析

第三章结果与讨论

第3.1节DMAA／NIPAAm水凝胶的结构分析及反应条件对其性能的影响

3.1.1 PNIPAAm类水凝胶的合成和反应机理

3.1.2 DMAA／PNIPAAm水凝胶红外谱图分析

3.1.3单体浓度对凝胶SR及LCST的影响

3.1.4 DMAA和PNIPAAm不同摩尔比对凝胶SR及LCST的影响

3.1.5交联剂浓度对凝胶SR及LCST的影响

3.1.6氧化剂和还原剂浓度对凝胶SR及LCST的影响

3.1.7氧化剂和还原剂比例对凝胶SR及LCST的影响

3.1.8不同温度合成DMAA／PNIPAAm型水凝胶的溶胀及消溶胀动力学

第3.2节三元共聚水凝胶及IPN水凝胶的制备及反应条件对其性能的影响

3.2.1水凝胶的红外谱图分析

3.2.2单体浓度对凝胶性能的影响

3.2.3 DMAA、AAm和PNIPAAm不同摩尔比对凝胶性能的影响

第3.3节三元共聚水凝胶和IPN水凝胶的溶胀及消溶胀研究

3.3.1水凝胶的温敏特性

3.3.2水凝胶的溶胀动力学行为

3.3.3水凝胶的消溶胀动力学行为

3.3.4水凝胶的形态保持能力

第3.4节荧光探针表征NIPAAm类水凝胶的温敏特性

第四章结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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