N-異丙基丙烯酰胺RAFT光聚合動(dòng)力學(xué)研究及其在水凝膠的光合成應(yīng)用.pdf

1、智能型(環(huán)境響應(yīng)性)水凝膠,是對(duì)外界刺激如溫度、pH值、溶劑組成、光、電場(chǎng)、化學(xué)物質(zhì)等能產(chǎn)生敏感響應(yīng)行為的一類水凝膠。N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)是一類及其重要的非離子型丙烯酰胺類單體。聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的低臨界溶解溫度接近人的體溫(LCST=33℃),它在藥物控釋方面具有良好的應(yīng)用前景?？赡婕映闪呀怄溵D(zhuǎn)移聚合(RAFT)是可控/“活性”自由基聚合的一種,適用于單體的范圍廣和反應(yīng)條件溫和,被廣泛用于制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)的聚

2、合物。本論文主要研究了NIPAM自由基光聚合動(dòng)力學(xué)特征,并研究了PNIPAM水凝膠的光活化RAFT合成及其對(duì)溫度響應(yīng)性行為。所得結(jié)論對(duì)于不同性能的智能型水凝膠的RAFT制備方法提供了重要的理論意義和參考價(jià)值。主要工作和結(jié)論如下:
　　一、在室溫下,以S-正十二烷基-S'-(2-甲基-2-丙酸基)三硫代碳酸酯(DDMAT)為鏈轉(zhuǎn)移劑、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)為引發(fā)劑,研究了NIPAM的光聚合動(dòng)力學(xué)。研究結(jié)果表

3、明,光引發(fā)劑的加入可以縮短聚合反應(yīng)的引發(fā)期、顯著加快聚合反應(yīng)速度。在鏈轉(zhuǎn)移劑與引發(fā)劑的摩爾比為15:1和引發(fā)劑濃度為0.5 wt％時(shí),三硫代碳酸酯 DDMAT調(diào)控的NIPAM室溫RAFT聚合是一典型的“活性”/可控聚合,聚合反應(yīng)呈現(xiàn)準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征,聚合物分子量隨轉(zhuǎn)化率線性增加,反應(yīng)后期分子量分布較窄(PDI=1.30~1.45)。聚合反應(yīng)所得均聚物具有優(yōu)異的擴(kuò)鏈性能。
　　二、PNIPAM水凝膠的退溶脹速率慢,但在某些領(lǐng)域如

4、化學(xué)閥、人工肌肉,往往需要快速退溶脹的性能。為此,本論文采用RAFT光合成方法制備了一系列的水凝膠:
　　1、分別在高溫(50℃)和室溫(25℃)下,以DDMAT為鏈轉(zhuǎn)移劑,進(jìn)行了NIPAM和N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)的RAFT光共聚合研究,制備了不同結(jié)構(gòu)的PNIPAM功能性水凝膠。研究結(jié)果表明,隨著DDMAT濃度的增加,失水率明顯增加,且高溫下(50℃)法制得的PNIPAM凝膠具有更高的失水率。并通過(guò)對(duì)功能性水凝膠的擴(kuò)

5、鏈制備了PNIPAM-g-PNIPAM梳型水凝膠,擴(kuò)鏈后的水凝膠退溶脹速率更快。
　　2、用 RAFT光合成方法制備了PNIPAM大分子鏈轉(zhuǎn)移劑,用于制備梳型水凝膠(PNIPAM-g-PNIPAM)。水凝膠網(wǎng)絡(luò)接枝鏈的鏈長(zhǎng)和含量影響著水凝膠的溶脹性能和去溶脹性能。根據(jù) RAFT光聚合機(jī)理,利用水凝膠網(wǎng)絡(luò)中三硫代碳酸酯基團(tuán)的活性,對(duì)梳型PNIPAM-g-PNIPAM水凝膠進(jìn)行了擴(kuò)鏈,合成了更快速退溶脹的梳型水凝膠。
　　3、聚