小分子弱電解質(zhì)誘導(dǎo)溫敏性纖維素相轉(zhuǎn)變溫度的研究以及對(duì)其水凝膠溶脹性的影響.pdf

1、近些年來(lái)，由于智能水凝膠具有非常獨(dú)特的刺激響應(yīng)性和良好的生物相容性，可以應(yīng)用于藥物控制釋放、生物物質(zhì)分離、化學(xué)傳感器、組織工程等各個(gè)領(lǐng)域，而得到了廣泛的研究。但是，大多數(shù)合成的智能材料缺乏生物相容性，不利于環(huán)境的保護(hù)，限制了其在某些方面的應(yīng)用，因而具有生物降解性和生物相容性的天然高分子材料得到研究者的廣泛關(guān)注。某些天然纖維素衍生物是一類(lèi)溫敏性的高分子聚合物，它們的水溶液具有一個(gè)低臨界溶解溫度(LCST)，即相轉(zhuǎn)變溫度，是由大分子鏈的親水

2、基團(tuán)和疏水基團(tuán)相互作用造成的。本文主要研究了一下三種天然纖維素衍生物：羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)，它們?nèi)芤旱南噢D(zhuǎn)變溫度分別為39℃、65℃、65℃。一些添加物如小分子鹽、表面活性劑、高分子聚合物等，都會(huì)影響溶液的相轉(zhuǎn)變溫度，主要是這些添加物的加入，會(huì)破壞（增強(qiáng)）原先纖維素衍生物與水形成的氫鍵結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致纖維素衍生物的疏水作用增強(qiáng)（減弱），造成溶液相轉(zhuǎn)變溫度的下降（升高）。但弱電解質(zhì)誘導(dǎo)的熱敏性

3、高分子的相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象尚未見(jiàn)報(bào)道，本論文系統(tǒng)地研究了五種弱電解質(zhì)對(duì)三種熱敏性纖維素HPC/MC/HPMC相轉(zhuǎn)變溫度的影響，主要貢獻(xiàn)如下：
　　(1)在不同 pH值下，利用紫外分光光度計(jì)來(lái)測(cè)定溶液的濁度變化，研究了五種小分子弱酸（丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸、乳酸、檸檬酸）對(duì)HPC/MC/HPMC溶液的相轉(zhuǎn)變溫度的影響。在不同pH條件，由于丙烯酸或甲基丙烯酸的作用，HPC/MC/HPMC溶液的相轉(zhuǎn)變溫度呈現(xiàn)大幅度地降低。隨著pH的增大，甲基

4、丙烯酸使HPC/MC/HPMC溶液的相轉(zhuǎn)變溫度升高；同樣丙烯酸使 HPC溶液的相轉(zhuǎn)變溫度也升高，但升高pH使MC/HPMC溶液的相轉(zhuǎn)變溫度降低；在低pH條件下，醋酸、乳酸、檸檬酸使 HPC/MC/HPMC溶液的相轉(zhuǎn)變溫度影響微弱，隨著pH升高，由于鹽效應(yīng)，HPC/MC/HPMC溶液的相轉(zhuǎn)變溫度大幅度降低。
　　(2)在堿性條件下，以二乙烯基砜(DVS)為交聯(lián)劑，將4wt％的MC溶液合成MC水凝膠，并利用傳統(tǒng)的稱(chēng)重法研究了丙烯酸、甲

5、基丙烯酸、醋酸、乳酸、檸檬酸溶液在不同溫度和pH值下對(duì)MC水凝膠的消溶脹性的影響。結(jié)果表明：在一定pH值下，MC水凝膠的消溶脹性隨著溫度的升高而增加；同時(shí)，當(dāng)溫度、濃度為一定值時(shí)，丙烯酸、乳酸、醋酸、檸檬酸對(duì)MC水凝膠消溶脹是隨著pH值的增大而增大的，而對(duì)于甲基丙烯酸，當(dāng)pH值為3.0時(shí)，MC水凝膠的消溶脹性較強(qiáng)，凝膠的體積也大幅度的縮小，甚至坍塌。隨著pH值增大，MC水凝膠的溶脹性開(kāi)始變?nèi)酢?br>　　(3)以甲基丙烯酸(MAA)為單

6、體，MC為模板，聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)為交聯(lián)劑，過(guò)硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑，焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)為催化劑，采用水相無(wú)皂乳液聚合的方法在冰水浴下合成了PMAA納米水凝膠。研究了在不同甲基丙烯酸濃度、MC濃度下，PMAA納米凝膠的粒徑隨時(shí)間的變化規(guī)律。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí)，PMAA納米凝膠的粒徑隨著MC濃度的增大而減??；不同MAA濃度對(duì)PMAA納米凝膠粒徑的影響，在MAA濃度從0.5wt%升到1wt%時(shí)，PMAA納米凝

7、膠的粒徑增大。當(dāng)MAA濃度升到2wt%時(shí)，反應(yīng)20min就會(huì)出現(xiàn)沉淀。從另一方面也可以看出，MAA濃度的增加會(huì)增加反應(yīng)的速率。
　　(4)在1wt%MAA的單體濃度和0.1wt%MC的單體濃度下，合成PMAA納米凝膠，研究了納米凝膠的鹽效應(yīng)。通過(guò)AFM以及TEM觀察了水凝膠的表面形貌；采用FTIR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征；DLS以及紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)PMAA納米凝膠的環(huán)境敏感性進(jìn)行了表征，并初步研究了鹽溶液對(duì) PMAA納米凝膠粒徑的影