含不同偶氮苯端基支化聚N-异丙基丙烯酰胺的制备及响应行为

分别以3种不同结构的偶氮苯为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为支化单体,氯化亚铜(CuCl)/三(2-二甲氨基乙基)胺(Me6TREN)为催化体系,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了含有不同偶氮苯端基的支化聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)。研究了紫外光辐照对聚合物最低临界溶解温度(LCST)的影响,采用动态光散射研究了支化PNIPAM在水溶液中的自组装行为。结果表明,偶氮苯端基结构不仅影响聚合物的LCST,且在紫外光照射后发生不同的变化,其中AZO-PNIPAM的LCST无变化(27℃)、HOOC-AZO-PNIPAM的LCST升高1℃(30.5℃~31.5℃),而CH3O-AZO-PNIPAM的LCST却降低了1℃(25.5℃~24.5℃),并且3种聚合物表现出不同的自组装行为。     

温度/pH敏感性荧光胶束的制备及性能研究

通过溴乙酰溴与9-氨基吖啶(9-AA)的酰胺化反应,合成了带有2个活性溴原子的新型荧光性引发剂9-AA-Br。核磁共振氢谱(1 H-NMR)测定表明其结构明确。以氯化亚铜(CuCl)/四氮杂十四员大环冠醚(Me6[14]aneN4)为催化体系,由9-AA-Br引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)进行原子转移自由基聚合(ATRP),成功合成了结构明确、分子量可控的双臂型PNIPAAm大分子荧光探针,由紫外分光光度计测得其最低临界溶解温度(LCST)在32℃左右,且随着溶液浓度及聚合物分子量的增加而降低。温度低于LCST时,PNIPAAm大分子荧光探针在溶液中能进行自组装形成胶束,由透射电镜(TEM)观察表明,胶束的大小在500nm左右,该聚合物胶束还具有pH敏感性,在碱性条件下随着pH的增大,荧光发射峰变强。     

PNIPAAm/WPU半互穿网络温敏水凝胶的合成与热性能表征

采用过硫酸铵(APS)和亚硫酸氢钠(SBS)作为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作为交联剂,在水性聚氨酯(WPU)水溶液中引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)单体聚合,获得聚N-异丙基丙烯酰胺/水性聚氨酯半互穿网络(Semi IPNPNIPAAm/WPU)温敏水凝胶。采用红外光谱法(FT-IR)进行结构分析;采用差示扫描量热法(DSC)、热重法(TG)进行热性能分析。结果表明,成功合成了PNIPAAm/WPU半互穿网络水凝胶,该半互穿网络水凝胶的具有温敏特性与良好的热稳定性,其低临界转变温度(LCST)约为31℃,比PNIPAAm的LCST低3℃。PNIPAAm/WPU半互穿网络水凝胶结合了PNIPAAm和WPU各自的优势,因而在纺织、生物、医学、等领域有较大的应用前景。     

基于NIPAM和HEMA的温敏性共聚物水溶液性能研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为原料,采用水溶液自由基聚合法制备了N-异丙基丙烯酰胺基温敏水溶性共聚物P(NIPAM-HEMA-AM)和P(NIPAM-HEMA-AM-NaAA)。研究了无机盐及聚合物结构对共聚物低临界溶解温度(LCST)的影响,考察了共聚物浓度、盐浓度、表面活性剂浓度对共聚物溶液流变性能特别是粘温特性的影响。结果显示,随着盐浓度的增加,共聚物溶液的LCST呈下降趋势。共聚物浓度较高时,在LCST附近表现出显著的升温增稠性。在P(NIPAM-HEMA-AM-NaAA)溶液中加入NaCl后溶液黏度增加,升温增稠效应明显。     

温敏型P(NIPA-co-EA)线性共聚物的合成及性质

利用N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)以及N-乙基丙烯酰胺(EA)两种单体合成了温敏型线性共聚物P(NIPA-co-EA),并用核磁共振氢谱、红外光谱以及凝胶渗透色谱(GPC)对该聚合物的结构进行了表征。采用浊度观察法和分光光度法两种方法分别对聚合物的LCST值进行了测试研究,探讨了通过调节两种单体的组分比例来调控体系的LCST值,并讨论了外添加剂NaCl以及BSA对线性聚合物P(NIPA-co-EA)LCST的影响。结果表明,随着EA单体摩尔配比的增大,对应共聚物的LCST值也相应增大,且在32～41.6℃之间可调。向P(NIPA-co-EA)水溶液中加入NaCl,当NaCl的量由0.9%(质量分数)增加到2%(质量分数)时,共聚物的LCST值从34.3℃降为31.6℃;加入BSA,线性共聚物的LCST随BSA浓度的增加而增加,且当EA10水溶液中加入20mg/mLBSA时,线性共聚物P(NIPA-co-EA)的LCST可高达38.9℃。     

N-异丙基丙烯酰胺共聚物的合成及温敏性

温度敏感性高分子聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)在水溶液中有较低临界溶解温度(LCST)。文中采用两种新型温度敏感性单体甲基四氢呋喃丙烯酰胺(THFAA)和甲基四氢呋喃甲基丙烯烯酰胺(THFMA),均聚合成了亲水性较好且其LCST高于PNIPAAm的两种聚合物。用THFAA,THFMA与PNIPAAm进行自由基共聚合,研究了共聚物的组成对共聚物较低临界溶解温度的影响。结果表明,两种温度敏感性单体共聚能有效地改变共聚物的LCST,通过改变聚合时两种单体的摩尔配比制备共聚物P(NIPAAm-co-THFAA)及P(NIPAAm-co-THFMA),可以实现LCST的可控调节。     

星状聚(N-异丙基丙烯酰胺)的合成及性能研究

采用2-溴异丁酰溴与β-环糊精(-βCD)上羟基的适度反应得到了多溴代的-βCD(Br-βCD)。用Br-βCD引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)发生原子转移自由基聚合(ATRP),合成出约15臂的聚(N-异丙基丙烯酰胺)星状聚合物-βCD-(PNIPAm)15.4。用IR1、H-NMR表征了星状聚合物的结构,以8-苯胺基-1-萘磺酸(ANS)作客体分子,研究了星状聚合物的包合性,结果表明,-βCD-(PNIPAm)15.4具有热敏性和超分子包合性。     

RAFT聚合合成聚丙烯酸-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)嵌段共聚物的自组装行为

采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合方法制备了聚丙烯酸叔丁酯-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PtBA-b-PNIAAm)嵌段共聚物,用核磁共振谱和凝胶渗透色谱对其结构和组成进行了表征。通过水解反应脱去嵌段PtBA的叔丁基得到聚丙烯酸-b-聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PAA-b-PNIAAm)嵌段共聚物,使用核磁共振谱确定了其水解率约为85.5%。使用动态光散射和原子力显微镜技术对其在水溶液中的温度和pH敏感性自组装行为做了初步研究。结果表明,PAA-b-PNIAAm胶束的临界聚集pH值约为5.3,最低临界溶解温度(LCST)约为34.0℃。     

叠氮端基聚N-异丙基丙烯酰胺的合成与表征

分别合成了端羧基三硫代酯链转移剂(CTA)和3-叠氮丙醇,并以此为反应物通过1,3-二环己基碳二亚胺/4-(二甲基氨基)吡啶催化合成得到带有叠氮端基链转移剂。采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)得到叠氮端基聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)。核磁氢谱和红外分析表明,叠氮端基CTA反应转化完全,叠氮端基在聚合反应中稳定;聚合反应可控,GPC测定的分子量与理论分子量一致,聚合物分子量分布较窄(-Mw/-Mn<1.2)。     

温敏性嵌段共聚物的可逆加成-断裂链转移法合成及胶束性能

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与丙烯酸丁酯(BA)为聚合单体,采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,三硫代酯(TTC)为链转移试剂制成一系列的温敏性PBA-b-PNIPAM-b-PBA三嵌段共聚物。采用核磁共振表征了共聚物的结构;并采用表面张力仪、分光光度计和动态光散射方法研究了自组装所得胶束的形态和温敏特性,其中所有嵌段聚合物的临界胶束浓度(CMC)均小于1.6×10-3mg/mL,嵌段共聚物具有表面活性;嵌段共聚物具有显著的温敏性,随BA/NIPAM质量比增加其低临界溶解温度(LCST)越低;升高温度胶束粒径先减小后增大,在LCST时有最小值。     

影响NIPAAm原子转移自由基聚合因素的探讨

分别以H2O、i-PrOH、二甲亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与H2O的混合溶剂为反应介质,氯化亚铜(CuCl)、溴化亚铜(CuBr)为催化剂,α-溴代丙酸乙酯(EPN-Br)、α-氯代丙酸乙酯(ECP)为引发剂,N,N,N′,N″,N″-五甲基二亚乙基三胺(PMDETA)、三-(2-二甲氨基乙基)胺(Me6TREN)为配体,使N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)进行原子转移自由基聚合(ATRP),考察了催化剂、配体、引发剂、溶剂类型对ATRP反应的影响。相关测定表明,在40℃,以i-PrOH为反应介质,保持ECP∶CuCl∶Me6TREN=1∶1∶2,可得到分子量分布窄、分子量可控的PNIPAAm,说明其聚合过程符合ATRP反应的特征。     

活性可控自由基聚合法制备含纳米二氧化硅的星形丙烯酰胺共聚物

以单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)法,在水溶液中合成含纳米二氧化硅的新型星形水溶性共聚物,研究了单体、引发剂、催化剂、配体和改性纳米SiO2功能单体(NSFM)用量、单体摩尔比等条件对聚合反应的影响。采用红外光谱和核磁共振氢谱对制备的丙烯酰胺共聚物进行表征。结果表明,NSFM成功地参与了单电子转移活性自由基聚合反应中。通过正交试验确定了聚合反应的最佳物料摩尔比,即n(AM)∶n(AANa)∶n(Gly-Br3)∶n(CuBr)∶n(Me6TREN)=1687.5∶562.5∶1.0∶2.3∶1.5,[AM]+[AANa]+[NSFM]总浓度为4.5mol/L;单因素实验确定了NSFM的最佳用量为单体总质量的0.5%。用流变仪对共聚物的性能进行了研究。结果表明,当剪切速率超过临界值(100s-1)时,星形共聚物表现出剪切增稠的流变性能;P(AM-co-AANa-co-VTS-SiO2)表现出较好的耐温和抗盐性。     

Synthesis and characterization of silica nanoparticles with well-defined thermoresponsive PNIPAM via a combination of RAFT and click chemistry

Covalent functionalization of azide-modified SiO(2) with well-defined, alkyne-terminated poly(N-isopropylacrylamide) was accomplished by the Cu(I)-catalyzed [3 + 2] Huisgen cycloaddition. The alkyne-terminated RAFT chain transfer agent was first synthesized, and then the alkyne-terminated thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) with different molecular weights were synthesized by the RAFT of NIPAM monomer. The polymerization kinetics and the evolution of number-average molecular weights (M(n)), and polydispersities (M(w)/M(n)), with monomer conversions were investigated. A copper(I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) "grafting to" method was used to attach thermoresponsive polymers onto the exterior surface of SiO(2) nanoparticles which produced relatively high grafting density. The as-synthesized hybrid nanoparticles showed thermoresponsive behavior and were characterized by FTIR, XPS, TGA, DLS, and TEM, etc.     

ATRP法制备水溶性荧光温敏聚合物P(NIPAM-co-NBDAE)

以4-氯-7-硝基-2,1,3-苯并口恶唑(NBD-Cl)为原料,首先合成了荧光单体4-(2-丙烯酸胺乙基酯)-7-硝基-2,1,3-苯并口恶唑(NBDAE),然后以2-溴异丁酸乙酯(t-EBiB)为引发剂,CuCl/Me6TREN为催化剂,采用原子转移自由基聚合(ATRP),与温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚,得到水溶性无规共聚物P(NIPAM-co-NBDAE)。对产物进行了1H-NMR,GPC,UV-Vis及荧光光谱仪(FL)表征。结果表明,成功制备了多分散系数小于1.20的窄分布荧光水溶性共聚物,并研究了该聚合物荧光强度随温度的变化。在PNIPAM的相变温度(30℃)以下,该聚合物在水溶液中荧光较弱;而在PNIPAM的相变温度(30℃)以上,该聚合物的荧光强度随PNIPAM疏水转变而显著增强。     

两亲性温度及pH敏感性嵌段共聚物PMMA-b-(PAA-co-PNIPAM)的合成与表征

采用可逆加成断裂链转移自由基聚合方法,成功地制备了两亲嵌段共聚物聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸-co-聚异丙基丙烯酰胺(PMMA-b-(PAA-co-PNIPAM)。利用傅立叶红外光谱、核磁共振和透射电镜研究了共聚物的结构特征;用GPC测定了其分子量和分子量分布。透射电镜、激光粒度分析仪和动态光散射结果表明嵌段共聚物在水溶液中能够自组装形成直径为200nm的胶束颗粒。通过紫外-可见分光光度计和差示扫描量热法测得了不同pH值下嵌段共聚物的低临界溶解温度(LCST)。经过接枝后的嵌段共聚物的LCST比PNIPAM要高,且随着pH值的降低,聚合物的LCST随之降低。聚合物的LCST可以通过AA链段与NIPAM链段的比例、温度、pH值来控制。     

二甲基二烯丙基氯化铵与丙烯酰胺的共聚动力学

采用膨胀计法研究了以过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和丙烯酰胺(AM)的水溶液共聚合动力学,测定了相应的聚合速率方程、聚合表观活化能和单体竞聚率。结果表明,聚合反应温度为45℃,当DMDAAC与AM物质的量比分别为1∶9,2∶8和3∶7时,共聚速率方程分别为Rp1=k[M]2.61[IO]0.51[IR]0.52,Rp2=k[M]2.70[IO]0.50[IR]0.53和Rp3=k[M]2.73[IO]0.50[IR]0.56,表观活化能分别为Ea1=79.10 kJ/mol,Ea2=81.39 kJ/mol和Ea3=85.15 kJ/mol,两单体的竞聚率分别为rDMDAAC=0.14,rAM=6.11。上述实验结果可从动力学角度为不同阳离子度PDA聚合速率差别及产物特征黏度值差异进行解释。     

壳聚糖/聚(N-异丙基丙烯酰胺)全互穿网络水凝胶的制备及性能

以壳聚糖(CS)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,制备具有温度和pH值双敏感性的全互穿网络水凝胶(Full-IPN);利用红外光谱(FT-IR)对其分子结构进行表征,扫描电镜(SEM)观察其内部形貌,并通过DSC对其低临界溶解温度(LCST)进行表征,最后研究了不...     

Temperature-responsive Pickering foams stabilized by poly(N-isopropylacrylamide) nanogels

Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) nanogels were synthesized by emulsion polymerization using sodium dodecyl sulfate (SDS). After removal of SDS by dialysis, the surface tensions of the PNIPAM nanogel aqueous dispersions were measured at various temperatures by the pendant-drop method, and it was found that the surface tensions of the nanogel dispersion below the lower critical solution temperature (LCST) of PNIPAM were much smaller than those of water and comparable to those of the SDS aqueous solution. The stability of the aqueous foams generated by nitrogen bubbling thorough the PNIPAM nanogel dispersion was investigated below and above the LCST of PNIPAM. The foam prepared below the LCST was stable in some degree, whereas almost no foam was formed above the LCST. Moreover, the foam prepared below the LCST was quickly collapsed by changing the temperature above the LCST. This rapid defoaming represents that the surface activity of the PNIPAM nanogel can be switched off by the temperature increase across the LCST.