快速响应的聚（N-异丙基丙烯酰胺）水凝胶的合成及性能.doc

快速响应的聚（N-异丙基丙烯酰胺）水凝胶的合成及性能 第22卷第5期高分子材料科学与工程v.122,N..5 2006年9qP()lYMERMATERIA1SSCIENCEANDENGINEERINGSept.2006 快速响应的聚(N一异丙基丙烯酰胺) 水凝胶的合成及性能 秦爱香.,吕满庚,刘群峰.,张平. t1.I{】闭科学院,,州化学研究所.广东,1州5l0650;2.中科学院研究生院,北京】00039) 摘要:以燕甲基纤堆素的水溶液为反应介质制备了快速响应的温度敏感性聚(N一异丙基丙烯酰胺)水凝 胶.利用r)SC对其相转变温度进行了表征,并测定了不同温度下达到平衡时水凝胶的溶胀比,研究了水 凝胶的去溶胀动力学结果表明,在聚合/交联过程中羧甲垄纤维素的存在对PNIPA水凝胶的相转变温 度几乎没有影响;与传统水凝胶相比,该水凝胶的溶胀性能有所提高,并且具有较快的响应速率. 关键词:N一异丙基丙烯酰胺;水凝胶;温度敏感性;快速响应 中图分类号:TB381文献标识码:A文章编号:1000～7555(2006)O5—0054—04, 聚(N一异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)是一种 典型的温度敏感聚合物n],它的水溶液在32C 附近有一个较低临界溶液温度(,CST).当温 度低于CS7时,PNIPA水凝胶在水中充分溶 胀;当温度升高到LCST以上时,PNIPA水凝 胶剧然收缩,失去大量的水,发生相分离.PNI— PA的这种特殊的溶胀性能已被应用于药物的 控制释放,酶的固定化等领域一.传统方法合盛 的水凝胶由于其响应速率较慢,因而限制了其 应用,许多学者针对如何制备快速响应的PNI— PA水凝胶展开了.一系列研究[.Gehrke和 Hoffman?u等采用相分离技术合成了具有非均 桐结构的快速响应PNIPA水凝胶.Okano[ 等在凝胶基体中引人接枝链制备了快速收缩的 PNIPA水凝胶.Zhuo等以NaCI水溶液L7j及糖 类水溶液【为反应介质制备的PNIPA水凝胶 的响应速率显着增大. 本文以羧甲基纤维素的水溶液为反应介质 合成了新:型的具有非均相结构的,快速响应的 温敏性PNIf】八水凝胶,结果表明,该非均相水 凝胶在温度低于LCST时有更大的溶胀比,且 对温度变化有着更快的响应速率. 11实验部分 1.1试剂与仪器 N一异丙基丙烯酰胺(NIPA):Acros公司产 品,用苯一正己烷(质量比1:1)混合溶剂重结 晶;N,N一亚甲基双丙烯酰胺(BIS),过硫酸铵 (APS),N,N,N,N一四甲基乙二胺(TEMED) 等皆为分析纯试剂,直接使用,市售药剂;羧甲 基纤维索(CMC):工业品,用水和乙醇的混合 溶剂(体积比8O:20)萃取分离三次,用电导滴 定法测得取代度为0.95,经B型黏度计测得其 水溶黏度(2水溶液20℃时的黏度)为15000 mPa?S. 差示扫描量热仪(DSC):美国PE(Perkin— Elmer)公司PYRISDIAMONDT八IAB SYSFEM型;傅里叶变换红外谱仪(FT—IR): 德国Bruker公司Vector33. 1.2PNIPA水凝胶的合成 将单体N1PA,交联剂BIS和CMC溶于去 离子水中,在通人N.的条件下机械搅拌20 rain后,加人引发剂APS,继续通人N,再加人 加速剂TEMED,混合均匀后于l5(反应24 h,得到的水凝胶记为水凝胶HF.传统PNIPA 水凝胶(记为水凝胶HN)在制备时除不加 收稿【1期:2005—07—29;修订日期:2005一l0—24 基金项日:-f】围科学院百人计划项日 联系人:目满庚,主要从事镪能高分子材料的合成与研究,Email:mglu@ 豢爱香等:快速响应的聚(N.异丙掣:丙烯酰胺J水凝胶的合成及性能 CMC外其它合成条件均与水凝胶HF相同.将 得到的水凝胶在室温下于去离子水中浸泡7d, 每天更换去离子水以除去未反应的单体及引发 剂.将得到的凝胶切成直径约10H1rI1,厚约5 1-11nl的圆片,再放进约60C的水中,待其自然 收缩.将收缩的凝胶放入真空烘箱中干燥至衡 后,于保十器中存放备用.凝胶代号及投料量 见Tab.1. Tab.1FeedcompositionforpN1PAhydrogels ————_●●_-_—…_——————-——一—————^——●_———————_————一..——————一一 Composition2(NItA),¨(CMC),G~IS)l(ft20)(AtS)(TEMED)Conversion (mg)(rag)(rag)(ml)(rag)(IA)() Sam01eItN CodeItF a:masspercentageoftheVaCUUI~一driedhydroge u㈣tydr.l/~vill(】n1r