具有線性響應特征的溫敏微凝膠的結構設計及其響應機理研究.pdf

1、近年來，溫敏微凝膠在智能紡織品、藥物可控釋放、環(huán)境保護等領域有著潛在的應用前景，而受到了人們越來越多的關注。本文從科學地設計微凝膠的核殼結構出發(fā)，將特殊的結構與溫敏性相結合，制備具有線性響應特征的溫敏微凝膠。由于此微凝膠獨特的轉變行為，其可以滿足更多的應用需求，比如應用于納米驅動器和納米傳感器上。
　　本文通過選用不同的單體分別制備了不同類型的溫敏微凝膠以及溫度、pH雙響應微凝膠，系統(tǒng)地研究了所制備的微凝膠的結構和轉變行為，包括粒

2、徑及其分散性和溫敏性等，并對核殼微凝膠的線性響應機理進行了初步的研究。取得的主要研究成果如下:
　　(1)通過沉淀聚合法制備了聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)微凝膠，然后以此微凝膠為核溶液，以聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA300)為單體制備了PNIPAM/POEGMA300核殼微凝膠。首先對PNIPAM微凝膠的性能進行了研究，實驗結果表明制備獲得的PNIPAM微凝膠具有溫敏性，且交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)的

3、用量對微凝膠的性能有一定的影響，MBA用量越多，PNIPAM微凝膠分散液的透光率、微凝膠的粒徑及去溶脹比均減小。對PNIPAM/POEGMA300微凝膠的結構研究表明，此微凝膠確實形成了核殼結構，該微凝膠在溫度為35～65℃之間具有線性響應特征，其線性響應是當溫度超過內核PNIPAM的體積相轉變溫度(VPTT)時，通過內核的收縮對外殼的牽拉作用實現(xiàn)的。而且MBA的用量對核殼微凝膠的性能也有影響，微凝膠分散液的透光率、微凝膠的粒徑和去溶脹

4、比均隨著MBA用量減小而增加，粒徑線性擬合斜率的絕對值也越大，即微凝膠的線性響應更明顯。
　　(2)分別以聚N-異丙基甲基丙烯酰胺(PNIPMAM)微凝膠為核，以聚2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯(PMEO2MA)為殼，合成了PNIPMAM/PMEO2MA微凝膠。與PNIPAM/POEGMA300微凝膠不同的是，內核PNIPMAM的VPTT比外殼PMEO2MA的要高，當溫度超過外殼PMEO2MA的VPTT(25℃

5、)時，外殼的收縮會擠壓內核，直到溫度達到內核PNIPMAM的VPTT(45℃)，因此在溫度為25～45℃之間，核殼微凝膠具有線性響應特征。此外，交聯(lián)劑MBA用量對微凝膠的顆粒大小和收縮行為均有影響。
　　(3)為了在PNIPAM/POEGMA300微凝膠中實現(xiàn)pH響應性，在外殼制備過程中加入丙烯酸(AAc)單體，合成了PNIPAM/P(OEGMA300-co-AAc)微凝膠。該微凝膠具有溫度和pH雙重響應性。該微凝膠不僅在35～6