聚（丙烯酰氧乙基/羟乙基）-DL-天冬酰胺交联核/壳结构温敏性微凝胶的合成

论文摘要

核/壳结构微凝胶是一种具有独特结构的聚合物复合粒子,是在乳胶粒子核外面包裹了凝胶层而构成的。合成粒子大小合适、粒径分布均匀、高溶胀且可降解的核/壳结构温敏性微凝胶是当前聚合物研究领域的热点之一。本文首先合成了具有生物降解性和生物相容性的交联剂——聚（丙烯酰氧乙基/羟乙基）-DL-天冬酰胺（PAEHEA）,然后采用自由基沉淀聚合法,以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）为单体材料,合成了PNIPAAm温敏性微凝胶,并以其为种子颗粒,进一步合成了核/壳结构微凝胶,研究了温敏性、体积相转变温度、粒径及粒径分布、溶胀/去溶胀动力学和降解性,并通过TEM、AFM技术研究了其表面形态特征。1、以马来酸酐和氨水为原料,采用微波辐射法合成了聚天冬酰亚胺,得到最佳合成条件。制备了化学改性的聚天冬酰胺交联剂PAEHEA,并通过FT-IR、13C-NMR对其结构进行了表征。2、采用沉淀聚合法制备了PNIPAAm微凝胶,得到最佳合成条件,并对各原料用量进行了考察,发现交联剂PAEHEA、表面活性剂SDS和引发剂APS等的用量对温敏性微凝胶分散液的相转变温度有不同程度的影响,而单体原料NIPAAm的用量对其无显著影响。3、通过自由基沉淀聚合法合成了一系列稳定的核/壳结构微凝胶,采用透光率法考察了核/壳结构微凝胶的温敏性及体积相转变行为。随着壳层材料用量的增多,微凝胶的透光率逐渐减小,相转变行为趋于缓和,体积相转变温度越来越不显著;交联剂PAEHEA的用量越少,微凝胶的透光率越低,相转变行为及体积相转变温度越不明显。4、采用动态激光光散射（DLS）技术考察了核/壳结构微凝胶的粒径及粒径分布和溶胀/去溶胀动力学。壳层材料的用量越多,交联剂用量越少,单体NIPAAm的用量越多,合成的核/壳结构微凝胶粒径越大,微凝胶粒子溶胀能力越高,粒子去溶胀比越大。随着体系温度的升高,微凝胶的粒径逐渐减小;体系温度高于相转变温度时粒径迅速减小,粒子的去溶胀比迅速增大;核/壳结构微凝胶粒径分布随温度的变化曲线呈现V字形,其最低点（30.031.5 oC）所对应的温度为微凝胶的体积相转变温度。5、通过胰蛋白酶对微凝胶、核/壳结构微凝胶分散液的降解实验表明,以交联剂PAEHEA交联的PNIPAAm微凝胶及核/壳结构微凝胶具有良好的可降解性。6、TEM分析表明,微凝胶分散液具有良好的稳定性和单分散性,粒径分布较均匀,同时证明了所合成的微凝胶为核/壳结构。通过AFM观察看出,核/壳结构微凝胶分散液的颗粒清晰,粒子大小均匀,颗粒之间无叠加或粘连,是单分散的粒子。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 温敏性微凝胶的发展概况
• 1.3 基于PNIPAAm 的温敏性微凝胶
• 1.3.1 均质的微凝胶
• 1.3.2 核/壳结构微凝胶
• 1.4 温敏性微凝胶的体积相转变
• 1.5 温敏性微凝胶的溶胀／去溶胀动力学
• 1.6 微凝胶的合成技术
• 1.6.1 乳液聚合
• 1.6.2 分散聚合
• 1.6.3 溶液聚合
• 1.6.4 沉淀聚合
• 1.6.5 其他方法
• 1.7 温敏性微凝胶的应用
• 1.7.1 生物制药
• 1.7.2 涂料工业
• 1.7.3 水处理工业
• 1.8 本论文的立题依据和研究内容
• 1.8.1 论文的立题依据
• 1.8.2 论文的研究内容
• 第2章 交联剂聚（丙烯酰氧乙基／羟乙基）-DL-天冬酰胺的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要实验试剂
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.2.3 聚天冬酰亚胺的合成
• 2.2.4 聚（羟乙基）-DL-天冬酰胺的合成
• 2.2.5 聚（丙烯酰氧乙基／羟乙基）-DL-天冬酰胺的合成
• 2.2.6 粘度法测定聚天冬酰亚胺的相对分子量
• 2.2.7 结构表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 微波法合成聚天冬酰亚胺
• 2.3.2 聚（丙烯酰氧乙基／羟乙基）-DL-天冬酰胺的合成
• 2.3.3 PAI、PHEA 和PAEHEA 的红外分析
• 2.3.4 PAI、PHEA 和PAEHEA 的核磁碳谱分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 聚（丙烯酰氧乙基／羟乙基）-DL-天冬酰胺交联温敏性微凝胶的合成与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要实验试剂
• 3.2.2 主要实验仪器
• 3.2.3 微凝胶的制备
• 3.2.4 微凝胶分散液温敏性的测定
• 3.2.5 微凝胶分散液的粒径分析
• 3.2.6 微凝胶的降解性能研究
• 3.2.7 透射电子显微镜（TEM）的观测
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 微凝胶的合成
• 3.3.2 微凝胶的粒径及其分散性研究
• 3.3.3 微凝胶体积相转变行为的研究
• 3.3.4 微凝胶降解性的初步研究
• 3.3.5 微凝胶颗粒的TEM 分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 核／壳结构温敏性微凝胶的合成与性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要实验仪器
• 4.2.2 核／壳结构微凝胶的制备
• 4.2.3 核／壳结构微凝胶分散液温敏性的测定
• 4.2.4 核／壳结构微凝胶粒径的测定
• 4.2.5 透射电子显微镜（TEM）的观测
• 4.2.6 原子力显微镜（AFM）的观测
• 4.2.7 核／壳结构微凝胶的降解性能研究
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 核／壳结构微凝胶的合成
• 4.3.2 核／壳结构微凝胶分散液体积相转变行为的研究
• 4.3.3 核／壳结构微凝胶的粒径及其分散性研究
• 4.3.4 核／壳结构微凝胶的溶胀/去溶胀动力学研究
• 4.3.5 核／壳结构微凝胶的粘度分析
• 4.3.6 核／壳结构微凝胶降解性能研究
• 4.3.7 核／壳结构微凝胶表面形态研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间已发表和待发表的相关论文题录