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紫外光引发反胶束微乳液制备超细纳米微凝胶及其再引发功能的研究

作　者: 吕盛杰
导　师: 杨万泰
学　校: 北京化工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 丙烯酰胺 光引发 超细纳米微凝胶 反胶束微乳液 再引发 缔合/解缔行为
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 44次
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内容摘要


本论文以二苯甲酮(BP)或异丙基硫杂蒽酮(ITX)为光引发剂,叔胺为配体,以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过反胶束微乳液固相聚合方法合成了聚丙烯酰胺超细纳米微凝胶,其粒径在1～5nm范围内。采用高分辨透射电镜,激光粒度仪和紫外-可见光光度分析等表征手段,研究了引发剂及其配体的种类与浓度、光照时间、加料方式对聚合产率、微凝胶粒径及活性休眠基团含量的影响。研究表明,引发剂含量的增加,促使微凝胶粒径变小,同时有利于半频那醇自由基耦合至微凝胶上;微量水在反胶束微乳液中的加入,促进了体系的稳定性,利于微粒的成核,但是,粒径增加至5～10nm左右。制备的微凝胶在热诱导下引发苯乙烯(St)在溶液、乳液体系中的接枝聚合,验证了微凝胶上耦合的半频那醇休眠基团的可再引发的功能。以交联的PAm微凝胶作为大分子引发剂,我们设计了两个方案实现了在软的纳米粒子上的结构的构建:(1)热诱导下引发St微乳液接枝聚合制备PAm-g-PS结构的微凝胶;(2)紫外光诱导下引发NIPAm溶液接枝聚合制备PNIPAm毛发结构的微凝胶。研究发现,PAm-g-PS微凝胶在水中呈团聚状态,粒径为169nm,而PNIPAm毛发微凝胶的粒径在20～30nm左右,并且在水中呈现非常特殊的温度响应行为-粒子间的缔合/解缔行为。我们通过核磁共振氢谱(~1H NMR),傅立叶红外分析(ATR-FTIR),紫外-可见光分光光度计(UV-vis),粒度分析(DLS),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM)等手段系统地研究了PNIPAm毛发微凝胶的缔合/解缔行为:当加热到33～34℃时,该毛发微凝胶突然出现了快速的缔合行为,粒径从34nm徒增至～120nm,进一步的升温,粒径却开始慢慢的下降,直到45℃时为101nm。这是由于PNIPAm随着温度增加产生的疏水层诱导了超细粒子的团聚,而不是单个粒子的收缩。随着温度的增加,外层收缩产生的压力,将溶胀在PAm软核内的部分水挤出,因此团聚体的体积逐渐减小。在冷却过程中,从动力学角度来看,被压缩的亲水内核产生一定的张力,促使团聚体解体的转折点提前至38℃。这种特殊温度诱导的缔合/解缔行为使该超细PNIPAm毛发微凝胶在很多领域具有广阔的应用前景,比如,作为靶向载体应用于药物控制释放体系及其他智能生物医用方面等。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章 文献综述  12-30
  1.1 聚合物微凝胶  12-15
    1.1.1 微凝胶的性能  13-14
    1.1.2 微凝胶的引发方法  14-15
    1.1.3 微凝胶的合成方法  15
  1.2 微乳液聚合  15-20
    1.2.1 微乳液体系的结构与分类  16-17
    1.2.2 聚合物微胶乳特性  17-18
    1.2.3 微乳液形成理论稳定原理  18-20
    1.2.4 微乳液聚合物粒径的影响因素  20
  1.3 反相微乳液  20-25
    1.3.1 W/O微乳液的微观结构  20-21
    1.3.2 影响反胶团或微乳液法制备纳米微粒的因素  21-22
    1.3.3 聚合机理研究  22-25
    1.3.4 反相微乳液聚合制备纳米材料  25
  1.4 聚合物纳米微凝胶的应用与前景  25-29
    1.4.1 聚合物纳米微凝胶在生物医用领域的应用  25-27
    1.4.2 聚合物纳米微凝胶在光、电领域的应用  27
    1.4.3 聚合物纳米微凝胶在航天领域的应用  27
    1.4.4 反应性聚合物微凝胶的基本应用  27-28
    1.4.5 聚合物超细纳米粒子的应用  28-29
  1.5 本论文思路提出  29-30
第二章 实验部分  30-35
  2.1 实验原料  30-31
    2.1.1 光引发剂  30
    2.1.2 单体  30
    2.1.3 其他试剂  30-31
  2.2 实验装置  31
  2.3 聚合方法  31-32
    2.3.1 紫外光引发微乳液制备PAm微凝胶  31-32
    2.3.2 高温热诱导再引发制备PAm-g-PS特殊结构聚合物  32
    2.3.3 紫外光诱导再引发制备PNIPAm毛发的核-壳结构微凝胶  32
  2.4 表征  32-35
    2.4.1 单体转化率  32-33
    2.4.2 光强的测定  33
    2.4.3 核磁共振氢谱仪(~1H NMR)  33
    2.4.4 傅立叶红外光谱(FTIR)  33
    2.4.5 紫外-可见光分光光度计(UV-vis)  33-34
    2.4.6 透射电镜观测(TEM)  34
    2.4.7 扫描电镜观测(SEM)  34
    2.4.8 激光粒度仪测量(DLS)  34-35
第三章 结果与讨论  35-57
  3.1 耦合休眠基团的PAm超细纳米微凝胶的制备  35-44
    3.1.1 参比实验  35
    3.1.2 光引发剂种类的影响  35-38
    3.1.3 引发剂用量的影响  38-39
    3.1.4 光照时间的影响  39-41
    3.1.5 加料方式的影响  41-42
    3.1.6 最优化配方  42-44
  3.2 超细纳米微凝胶再引发St的分析及形貌的研究  44-48
    3.2.1 溶液体系和乳液体系中的再引发分析  44-45
    3.2.2 微乳液体系中再引发分析及形貌的研究  45-48
  3.3 PNIPAm毛发微凝胶的制备及其温度诱导的缔合行为研究  48-57
    3.3.1 PNIPAm毛发微凝胶的制备  48-49
    3.3.2 温敏响应行为的研究  49-54
    3.3.3 可能性机理的讨论  54-57
第四章 结论  57-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
研究成果及发表的学术论文  63-64
作者简介  64-65
导师简介  65-66
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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