温敏性材料研究报告.doc

温敏性材料研究报告 摘要：温敏性高分子材料是指对温度刺激具有响应性的智能高分子材料。热敏性高分子中常含有醚键，取代的酰胺、羟基等官能团，如聚(N一异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)[引、聚氧化乙烯醚(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。其中，N一异丙基丙烯酰胺(NIPA)类聚合物由于其广阔的应用前景，成为当前热敏性高分子材料研究的热点。 关键词:N一异丙基丙烯酞胺，温度敏感性，LCST 1.1温度敏感类材料 1965年Heskins发现聚(N一异丙基丙烯酞胺)(PNIPAAm)水溶液在很窄的温度范围内溶解度会发生显著变化，而且高温时溶解度降低，温度敏感性高分子材料成为功能材料界研究热点之一。温度敏感性高分子材料是指对温度有响应性，具有较低临界溶解温度 (fowercriticalsolutiontemperatureLCST)的一类高分子材料，如聚乙烯基异丁酞胺(PNVIBA)、聚氧化乙烯醚(PEO)，聚乙烯毗咯烷酮 (PVP)，聚异丙基丙烯酞胺(PNIPAAm)等，由于分子的特殊结构一含有醚键，取代的酞胺、轻基等官能团，其水溶液被加热至较低临界溶解温度之上时，粒子体积发生收缩，溶解度骤降，水溶液分解成两相，宏观上呈现混浊，并且这种转变是具有可逆性的。这种温度敏感性聚合物已被用来制成凝胶、微球等，并广泛地应用于生物，化学药物释放，物相分离，医用生物高分子材料等领域。 1.2.温度敏感性高分子材料的研究背景 作为温度敏感性高分子的典型代表，聚N一异丙基丙烯酞胺近20年被广泛研。究，由于其大分子侧链上同时具有亲水性的酞胺基一CONH一和疏水性的异丙基一CH(CH3)，使线型PNIPAAm的水溶液呈现出温度敏感特性。常温下，线型PNIPAAm溶解于水中形成均匀的溶液，当温度升高至LCST左右的某一温度时，以达到分离目的。尤其是阴离子型温敏水凝胶PNIPAAm分离不同分子量的化合物，分离效果很好，且被分离物的分子量越大分离效果越好。采用PNIPAAm作载体而建立的免疫分析方法具有均相免疫分析速度快和异相免疫分析灵敏度高的特点。 4温度敏感性高分子材料的应用 PNIPAAIn聚合物及水凝胶由于其对温度的敏感性，在药物释放、固定化酶、物料分离、免疫分析等方面有广阔的应用前景。近年来，国内外对它的应用和开发做了许多研究工作，大量的文献也做了相关报道。药物释放体系就是当人体受疾病困扰时，所需药物就会释放出来;当病情好转时，药物就被封闭。PNIPAAm聚合物及水凝胶随温度的变化引起构象的变化，从而可当作温控开关，应用于药物释放体系。交联的水凝胶本身就可作为一种温控释放的药物载体，线型的聚合物多修饰于药物载体上，利用温度控制构象改变，从而促进释放。3温度5敏感性高分子材料的合成 线型PNIPAAm的合成可采用传统的聚合方法:本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、以及乳液聚合。一般来说，溶液聚合方便易行。以过氧化苯甲酞、过氧化乙酸等过氧化物，偶氮二异丁睛等偶氮化合物为自由基聚合引发剂，其用量占总量的0.001%一2%为宜。所用溶剂一般只要能溶解单体即可，如水、醇类、醚、丙酮、四氢吠喃、氯仿、苯、乙酸烷基醋等，可单独亦可混合使用，无特别限制，浓度在1%一80%之间。近年来，电离辐射技术在PNIPAAm的合成中也得到了应用，用射线辐射聚合的方法在水溶液、PBS缓冲溶液(PH=7.4)和有机溶液中合成PNIPAAm已经可以实现。线型PNIPAAm的合成并不困难，但在采用溶液聚合合成PNIPAAm的工艺上存在很大的差异:即使使用相同的引发剂，有人在50℃反应10h即可，有人60℃反应小时sh，有的70℃反应6h，有的60℃反应24h，但没有人对具体工艺过程中各种因素，如反应温度、时间、引发剂用量等对合成的PNIPAAm的性能包括分子量、分子量分布的影响做深入的研究。制备PNIPAAm凝胶的传统方法是便用引发剂和交联剂以实现NIPAAm单体的引发、聚合和交联[l。]。常用的交联剂有N，N一亚甲基双丙烯酞胺、二甲基丙烯酸乙二醋、二甲基丙烯酸二甘醇酷等。这种方法的不足之处在于水凝胶中的引发剂残基和交联剂会对水凝胶的性质造成影响。不使用交联剂，通过紫外线、放射线、电子射线、等离子体等活性射线进行引发交联，也可以得到PNIRAAm水凝胶。这种方法操作简单，交联度可通过辐射条件来控制，没有任何添加成分，不会污染产品，可以一步完成产品的合成与消毒，与传统方法相比，合成的凝胶更均匀，更有利于其性质的研究，生产更方便经济。Hoffinan[5，9]等在高于LcsT的温度下使PNIPAAm辐射交联合成了大孔温度敏感水凝胶，与传统方法制备的水凝胶相比，大孔水凝胶具有较大的孔体积/孔尺寸之比和更快的大分子渗透速度，在温度低于LCST时具有更高的溶胀比，温度变化时有更快的退溶胀速度和再