聚(N-异丙基丙烯酰胺)聚丙烯酰胺无机有机互穿网络水凝胶的制备及表征.pdf

第5期 高分子学报 No．5 2009年5月 ACTAPOIJMERICASINICA May，2009 聚(Ⅳ．异丙基丙烯酰胺)／聚丙烯酰胺无机／有机 互穿网络水凝胶的制备及表征+ 李 彪 姜永梅 刘 洋 武永涛 任怀银 朱苞蕾 朱美芳” (东华大学纤维材料改性国家重点实验室 上海201620) 擒 要通过紫外引发聚合方法制备了无机交联的聚(JI、r．异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)，有机交联的聚丙烯酰 温(50℃)时的退溶胀性能；利用DMA和DSC分别研究了凝胶的储能模量随温度的变化及热相转变行为．研究 表明，该IPN凝胶具有温度敏感性；与未互穿的无机交联PNIPAAm凝胶相比，IPN凝胶具有多孔的网络结构和 超快的响应速率，如10min内失去90％的水；其储能模量增加了3—4倍，相转变行为变弱。而最低临界溶解温 度(Lc卵)提高了1．4℃． 应 智能水凝胶是指能对外界的环境刺激(如温 网络，但其均采用同一种有机交联剂交联 度)产生有效响应(如相、形状)的软物质材料．聚 (Ⅳ．异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)水凝胶因其高分交联的PNIPAAm水凝胶内引入有机交联的第二 子侧链上同时含有亲水性的酰胺基和疏水性的异 网络，形成无机／有机交联的IPN水凝胶，以显著 丙基，在温度变化时会发生亲水／疏水的转变而具 提高无机交联PNIPAAm凝胶的响应性能，然而有 有温度敏感性．此类水凝胶具有最低临界溶解温 关这类无机／有机交联的IPN水凝胶的研究尚鲜 度(LCST)，约32℃…，在该温度附近，其性质会产见报道．本文首先利用焦磷酸钠改性的黏土作为 生一系列可逆的变化，如体积、透明度、力学性能、 无机交联剂，采用紫外辐照引发聚合的方法制备 表面能等，这主要是因在LCST附近PNIPAAm分了PNIPAAm水凝胶，然后采用紫外辐照引发法再 子链的构象变化所致怛Jo．PNIPAAm水凝胶的这次聚合，在PNIPAAm水凝胶内引入Ⅳ，JI、r7．亚甲基 些热可逆行为在医药方面得到了越来越多的研 双丙烯酰胺有机交联的PAAm形成第二网络，制 究H“0|，但是它们的许多其它潜在应用却因力学 得了IPN水凝胶；将IPN水凝胶与未互穿的无机 强度低和响应时间长而受到限制．在改善凝胶力 交联PNIPAAm水凝胶在高温下的退溶胀性能，内 学性能方面，我们曾报道了采用焦磷酸钠改性的 部形貌，以及动态力学性能(储能模量)随温度的 黏土作为无机交联剂，代替传统有机交联剂(N， 变化和相转变行为等方面进行了比较． Ⅳ7．亚甲基双丙烯酰胺)原位聚合制备PNIPAAm 1 实验部分 纳米复合水凝胶，该凝胶具有极好的力学性能，但 其响应性较差，25℃下吸水平衡需要数天¨¨．而 1．1原料与试剂 XLS，质量分数为 提高凝胶响应速度的主要方法有共聚法¨引，成孔 无机黏土(锂皂石Laponite 法¨引，用盐酸或热进行预处理u制，以及形成互穿 Na4 network，IPN)Ⅲo．其中互 网络结构(interpenetrating 穿网络技术有望在保证PNIPAAm凝胶的一定力 (NIPAAm)，国药集团化学试剂有限公司，化学纯； 学性能的前提下提高其响应速度¨1．曾有文献报 丙烯酰胺(AAm)，国药集团化学试剂有限公司，化 学纯；N，N7．亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm)，国药集 道过PNIPAAm和聚丙烯酰胺(PAAm)互穿聚合物 zhumf