N-異丙基丙烯酰胺RAFT光聚合動力學研究及其在水凝膠的光合成應用.pdf

1、智能型(環(huán)境響應性)水凝膠,是對外界刺激如溫度、pH值、溶劑組成、光、電場、化學物質等能產生敏感響應行為的一類水凝膠。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用前景?？赡婕映闪呀怄溵D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條件溫和,被廣泛用于制備復雜結構的聚

2、合物。本論文主要研究了NIPAM自由基光聚合動力學特征,并研究了PNIPAM水凝膠的光活化RAFT合成及其對溫度響應性行為。所得結論對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值。主要工作和結論如下:
　　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)為鏈轉移劑、2,4,6-三甲基苯甲?；交趸?TPO)為引發(fā)劑,研究了NIPAM的光聚合動力學。研究結果表

3、明,光引發(fā)劑的加入可以縮短聚合反應的引發(fā)期、顯著加快聚合反應速度。在鏈轉移劑與引發(fā)劑的摩爾比為15:1和引發(fā)劑濃度為0.5 wt％時,三硫代碳酸酯 DDMAT調控的NIPAM室溫RAFT聚合是一典型的“活性”/可控聚合,聚合反應呈現準一級反應動力學特征,聚合物分子量隨轉化率線性增加,反應后期分子量分布較窄(PDI=1.30~1.45)。聚合反應所得均聚物具有優(yōu)異的擴鏈性能。
　　二、PNIPAM水凝膠的退溶脹速率慢,但在某些領域如

4、化學閥、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為鏈轉移劑,進行了NIPAM和N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)的RAFT光共聚合研究,制備了不同結構的PNIPAM功能性水凝膠。研究結果表明,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。并通過對功能性水凝膠的擴

5、鏈制備了PNIPAM-g-PNIPAM梳型水凝膠,擴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大分子鏈轉移劑,用于制備梳型水凝膠(PNIPAM-g-PNIPAM)。水凝膠網絡接枝鏈的鏈長和含量影響著水凝膠的溶脹性能和去溶脹性能。根據 RAFT光聚合機理,利用水凝膠網絡中三硫代碳酸酯基團的活性,對梳型PNIPAM-g-PNIPAM水凝膠進行了擴鏈,合成了更快速退溶脹的梳型水凝膠。
　　3、聚