论文部分内容阅读
水凝胶是一种可以吸收并保持大量水分而又不能溶解于水的交联的亲水性聚合物网络。化学交联的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)水凝胶由于侧链中既含有亲水性的氨基又含有疏水性的异丙基而成为一种典型的温敏性水凝胶。该凝胶在较低临界溶解温度(LCST)时显示出体积相转变:当溶胀温度低于LCST时,凝胶吸水溶胀,表现出亲水性;而当温度高于LCST时,凝胶收缩,由于网络结构中亲水/疏水平衡的破坏而形成坍塌的、去水化的疏水状态。这种特性可用于生物医学和许多其它技术领域。然而,传统PNIPA水凝胶的响应速率较慢,因此限制了其在某些要求快速响应的特殊领域的应用,如化学传感器、人工肌肉等。所以,提高水凝胶的响应速率引起了学者们极大的兴趣。本文以N-异丙基丙烯酰胺为单体、以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、以N,N,N,N-四甲基乙二胺和过硫酸铵为聚合反应加速剂和引发剂分别在不同浓度的羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素和β环糊精水溶液中在低温下聚合/交联制备了一系列快速响应的温敏性PNIPA水凝胶。通过SEM观察其表面形态,测定了不同温度下达到平衡时水凝胶的溶胀比并研究了水凝胶的去溶胀动力学。结果表明,与传统水凝胶相比,这些水凝胶的溶胀比在温度低于其LCST时有所提高,并且其对温度的变化具有较快的响应速率。
同时以羟丙基甲基纤维素与丙烯酰氯为原料,制备了羟丙基甲基纤维素丙烯酸酯;以偶氮二异丁腈为引发剂、以羟丙基甲基纤维素丙烯酸酯为大分子交联剂、以N-异丙基丙烯酰胺为单体在N,N-二甲基甲酰胺中于高温下聚合/交联,制备了温敏性水凝胶PNIPA,用DSC对其相转变温度进行了表征,并测定了不同温度下达到溶胀平衡时水凝胶的溶胀比,研究了水凝胶的去溶胀动力学及干凝胶的再溶胀动力学。在聚合/交联过程中羟丙基甲基纤维素丙烯酸酯的存在使得水凝胶的相转变温度、溶胀比及再溶胀速率有所降低,并且具有较快的去溶胀速率。