溫度敏感性聚(N-叔丁基丙烯酰胺-cO-丙烯酰胺)水凝膠的合成、表征及應(yīng)用.pdf

1、溫度敏感性水凝膠是一種能對(duì)外界溫度的微小變化有顯著響應(yīng)的三維網(wǎng)絡(luò)高分子材料。由本文從分子設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，選用疏水性單體N-叔丁基丙烯酰胺(NtBA)和親水性單體丙烯酰胺(AAm)為原料合成了一系列新型的溫敏性聚(N-叔丁基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)[P(NtBA-co-AAm)]水凝膠。此外，在此基礎(chǔ)合成條件下，分別加入不同分子量聚乙二醇(PEG)或硅膠顆粒為造孔劑，合成能快速響應(yīng)的復(fù)合凝膠。系統(tǒng)研究了各種合成反應(yīng)條件，包括引發(fā)體系的選

2、擇、單體配比、交聯(lián)劑及致孔劑用量等對(duì)水凝膠的溫度敏感性、平衡溶脹性能、溶脹/消溶脹速率的影響，并用FTIR、SEM及DSC對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了表征，用UV-vis法對(duì)線性共聚物的低臨界溶解溫度(LCST)進(jìn)行了研究，主要研究結(jié)果如下:
　　1.以過硫酸銨為引發(fā)劑，單體總濃度為1M,在50℃水浴條件下通過自由基聚合法合成了一系列溫敏性P(NtBA-co-AAm)線型共聚物。DSC分析證明合成的線性共聚物為無規(guī)共聚物，且共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

3、和LCST隨NtBA/AAm摩爾比的降低而升高。
　　2.以N'N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)為交聯(lián)劑，合成不同NtBA/AAm摩爾比(NtBA/AAm=30∶70，40∶60，50∶50，60∶40)的溫敏性P(NtBA-co-AAm)水凝膠。其相變溫度(VPTT)隨進(jìn)料中NtBA/AAm比值的降低而升高。當(dāng)進(jìn)料中NtBA∶ AAm=70∶30時(shí)，凝膠的VPTT為18℃;當(dāng)NtBA∶ AAm=60∶40時(shí)，凝膠的VPTT為30℃

4、;當(dāng)NtBA∶AAm=50∶50時(shí)，凝膠的VPTT為42℃。凝膠的溫敏性隨NtBA的相對(duì)含量降低而降低，當(dāng)NtBA∶ AAm=40∶60時(shí)，水凝膠的溫敏性已經(jīng)不明顯。
　　3.交聯(lián)劑MBA的用量對(duì)水凝膠的溶脹性能影響很大，不同系列的水凝膠平衡溶脹率均是隨MBA用量的增加而降低。SEM圖像顯示低劑量MBA凝膠的孔徑明顯大于高劑量MBA凝膠的孔徑，但MBA的用量不會(huì)改變凝膠的VPTT。
　　4.以不同分子量的PEG(PEG400

5、、PEG4000和PEG6000)為致孔劑，合成P(NtBA-co-AAm)/PEG復(fù)合凝膠，經(jīng)大量去離子水清洗浸泡后，在FTIR圖譜顯示無PEG的吸收峰，說明PEG已被完全去除。SEM圖像顯示，經(jīng)致孔劑PEG改性后的凝膠孔徑遠(yuǎn)大于普通凝膠。溶脹實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，致孔劑PEG明顯改善了水凝膠的溶脹性能和和對(duì)溫度變化的響應(yīng)速率，但沒有改變凝膠的VPTT。改性凝膠的最大平衡溶脹率可達(dá)160(g H2O/g gel)，遠(yuǎn)大于普通凝膠。
　　

6、5.以普通硅膠顆粒(約0.1mm)為致孔劑，合成P(NtB A-co-AAm)/SiO2復(fù)合凝膠。合成后的凝膠經(jīng)HF和大量去離子水清洗后，在FTIR圖譜顯示無Si-O中的伸縮振動(dòng)峰，說明凝膠中的SiO2已被完全去除。此外，未發(fā)現(xiàn)羧基伸縮振動(dòng)帶，說明酰胺基團(tuán)未被HF破壞。SEM圖像顯示經(jīng)致孔劑SiO2改性后的凝膠孔徑明顯大于普通凝膠。溶脹實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性后的大孔凝膠的平衡溶脹性能顯著提高，溶脹和消溶脹速率相對(duì)普通凝膠大大提高，且致孔劑的

7、存在并沒有改變凝膠的VPTT。
　　6.對(duì)凝膠的溶脹過程進(jìn)行機(jī)理分析和動(dòng)力學(xué)方程擬合，結(jié)果表明當(dāng)溫度低于VPTT時(shí)，凝膠的溶脹過程都符合non-Fickian擴(kuò)散模型。水分子在凝膠中的擴(kuò)散系數(shù)D隨著凝膠溶脹速率的增大而增大。溶脹過程的一級(jí)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程均顯示了較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2≥0.995。
　　7.以水楊酸和阿司匹林為模型藥物，對(duì)水凝膠的釋藥性能做了初步研究。結(jié)果表明，凝膠的載藥量與其溶脹性能變化趨勢一致，均是隨