聚(N-異丙基丙烯酰胺)-聚丙烯酰胺互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備及性能.pdf

1、在過(guò)去的三十年里,聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)作為一種典型的溫度敏感性水凝膠,已經(jīng)吸引了眾多研究者的興趣。然而,傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)的PNIPAAm水凝膠力學(xué)性能差,響應(yīng)速度慢,很大程度上限定了其在藥用和醫(yī)用方面的價(jià)值。因此,增強(qiáng)PNIPAAm水凝膠的力學(xué)和快速響應(yīng)性能以擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域是目前主要的研究方向。
　　為改善水凝膠的響應(yīng)性,許多學(xué)者提出形成凝膠互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Interpenetrating Network,IPN)

2、。IPN是指將兩個(gè)化學(xué)上不同的組份分別形成各自獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò),而兩網(wǎng)絡(luò)相互纏結(jié)在一起構(gòu)成“拓?fù)滏I”形成的互貫穿網(wǎng)絡(luò)聚合物。IPN特有的強(qiáng)迫作用能使兩種性能差異很大或具有不同功能的聚合物形成穩(wěn)定的結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)組分之間性能的互補(bǔ);同時(shí)IPN的特殊細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)、界面互穿、雙相連續(xù)等結(jié)構(gòu)形態(tài)特征,又使得它們?cè)谛阅芑蚬δ苌袭a(chǎn)生特殊的協(xié)同作用。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,已有一些科研人員采用這種方式來(lái)提高PNIPAAm水凝膠的響應(yīng)性能,如,張先正等報(bào)道了在PNIPAA

3、m凝膠中引入第二網(wǎng)絡(luò)形成的IPN水凝膠在機(jī)械性能和響應(yīng)性的提高,以及藥物持續(xù)釋放上有顯著效果。我們先前已經(jīng)采用一種由焦磷酸鈉改性的鋰皂石(Laponite XLS,Clay-S)作為物理交聯(lián)劑,成功制備出粘土交聯(lián)的PNIPAAm水凝膠。該水凝膠突破傳統(tǒng)的水凝膠力學(xué)性能差的特性,具有較高的斷裂強(qiáng)度和較大的斷裂伸長(zhǎng)比,且發(fā)現(xiàn)其機(jī)械強(qiáng)度隨著粘土含量的增加而增大,但其響應(yīng)行為卻呈現(xiàn)大幅度降低趨勢(shì),影響了其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。有鑒于此,本論文的工作著眼

4、于在保證一定力學(xué)性能的同時(shí),大大提高PNIPAAm水凝膠的響應(yīng)性能。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)利用紫外輻照引發(fā)聚合方法,首次制備PNIPAAm/PAAm無(wú)機(jī)/有機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)水凝膠。初步研究了PNIPAAm凝膠在互穿前后對(duì)其結(jié)構(gòu)及性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),較之于未互穿的無(wú)機(jī)交聯(lián)PNIPAAm凝膠,該IPN凝膠具有超快的響應(yīng)速度和更好的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。
　　(2)系統(tǒng)研究和分析了第一網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)劑粘土的含量、第一網(wǎng)絡(luò)單體NIP

5、AAm的含量,第二網(wǎng)絡(luò)單體AAm的濃度以及浸泡時(shí)間等因素對(duì)凝膠體系各方面的性能,如溶脹/退溶脹性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、透光性能等的影響。通過(guò)分析,發(fā)現(xiàn)可改變其組分的含量,如粘土含量和第二網(wǎng)絡(luò)單體AAm的濃度等手段來(lái)達(dá)到調(diào)控IPN凝膠的性能。
　　(3)鑒于制備的PNIPAAm/PAAm IPN水凝膠具有可控響應(yīng)速度和優(yōu)異穩(wěn)定性等特點(diǎn),研究了此類(lèi)IPN凝膠在兩種溫度下的對(duì)牛血清白蛋白(BSA)藥物緩釋效果,分析了粘土含量和第二網(wǎng)絡(luò)單體A