具有温度敏感性的丙烯酰胺基共聚物的合成与性能研究

论文摘要

本文选用具有高反应活性的丙烯酰胺（AM）为共聚单体,采用自由基水溶液聚合方法制备出了N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）温敏共聚物P（AM-NIPA）,首次在P（AM-NIPA）结构中引入丙烯酸钠（NaAA）单体结构单元,合成了离子型共聚物P（AM-NIPA-NaAA）。采用红外光谱、核磁共振1H谱对共聚物结构和组成进行了表征;研究了聚合反应的温度、引发剂浓度、N-异丙基丙烯酰胺单体含量对共聚反应产物溶液性能的影响,测定了共聚反应的转化率随时间的变化规律;考察了共聚物P（AM-NIPA）和P（AM-NIPA-NaAA）溶液温敏性的影响因素,采用荧光光谱分析法、乌氏粘度计稀释法以及差示扫描量热法对共聚物溶液温敏机理进行了研究;考察了共聚物P（AM-NIPA）和P（AM-NIPA-NaAA）溶液性能,分别研究了共聚物浓度、共聚单体组成、温度以及剪切速率对共聚物溶液表观粘度的影响。 研究结果表明,聚合反应条件对产物性能影响较大,随着反应温度升高,所得聚合物溶液的表观粘度下降;随着引发剂浓度的增加,溶液表观粘度下降;当NIPA在共聚组分中的含量增大时,相应溶液的表观粘度降低。不同共聚单体的配比以及单体含量对共聚物溶液低临界溶解温度（LCST）均有显著影响。随着亲水性单体丙烯酰胺结构单元在共聚物P（AM-NIPA）中含量的增加,共聚物P（AM-NIPA）溶液的低临界溶解温度也相应的增加;当在共聚物P（AM-NIPA）中加入第三单体NaAA后,其低临界溶解温度明显地得到提高。 不同种类的盐以及盐的含量对共聚物水溶液的热敏性有显著的影响。随着

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 热敏性高分子材料及其性能特征
• 1.1.1 智能材料与热敏性高分子材料
• 1.1.2 NIPA类热敏性高分子材料的性能特征
• 1.1.3 NIPA类热敏性高分子材料的热敏机理
• 1.2 NIPA类热敏性高分子材料的类别
• 1.2.1 线型聚 N-异丙基丙烯酰胺系列聚合物
• 1.2.2 聚 N-异丙基丙烯酰胺类温敏水凝胶
• 1.2.3 聚 N-异丙基丙烯酰胺类温敏接枝聚合物
• 1.2.3.1 线型接枝 N-异丙基丙烯酰胺类聚合物
• 1.2.3.2 基材接枝高分子材料
• 1.3 热敏性高分子材料的应用领域
• 1.3.1 线型聚 N-异丙基丙烯酰胺系列聚合物的应用领域
• 1.3.1.1 流变性控制剂
• 1.3.1.2 絮凝剂
• 1.3.1.3 金属离子的浓集
• 1.3.1.4 生物材料
• 1.3.1.5 光开关
• 1.3.2 N-异丙基丙烯酰胺类温敏水凝胶的应用领域
• 1.3.2.1 药物释放系统
• 1.3.2.2 酶的固定化
• 1.3.2.3 分离
• 1.3.2.4 组织系统培养
• 1.4 水溶性热敏聚合物的研究现状及本论文构思
• 1.4.1 水溶性热敏聚合物的研究现状
• 1.4.2 论文构思及研究内容
• 1.4.2.1 论文构思
• 1.4.2.2 主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料
• 2.2 温敏共聚物的合成
• 2.2.1 温敏二元共聚物的合成
• 2.2.2 温敏三元共聚物的合成
• 2.3 分析测试
• 2.3.1 红外光谱分析（IR）
• 2.3.2 核磁共振谱（NMR）
• 2.3.3 转化率的测定
• 2.3.4 共聚物 LCST的测定
• 2.3.5 荧光光谱分析
• 2.3.6 差示扫描量热法（DSC）测试
• 2.3.7 特性粘度测定
• 2.3.8 共聚物溶液性能测定
• 2.3.8.1 共聚物溶液表观粘度的测定
• 2.3.8.2 共聚物溶液流变性能研究
• 第三章 温敏水溶性共聚物的制备及结构表征
• 3.1 聚合工艺条件对聚合反应产物性能的影响
• 3.1.1 聚合反应温度的影响
• 3.1.2 引发剂加量的影响
• 3.1.3 NIPA加量的影响
• 3.2 聚合反应时间对转化率的影响
• 3.3 共聚物的分子结构表征
• 3.3.1 二元共聚物 P（AM-NIPA）的分子结构表征
• 3.3.2 三元共聚物 P（AM-NIPA-AA）的分子结构表征
• 第四章 聚 N-异丙基丙烯酰胺共聚物温敏性研究
• 4.1 N-异丙基丙烯酰胺共聚物的热敏性及热敏机理
• 4.1.1 共聚物的结构与共聚物热敏性的关系研究
• 4.1.2 聚合物热敏性的机理研究
• 4.1.2.1 共聚物溶液的荧光光谱分析
• 4.1.2.2 共聚物溶液特性粘度的研究
• 4.1.2.2.1 温敏二元共聚物 P（ AM-NIPA）特性粘度的研究
• 4.1.2.2.2 温敏三元共聚物 P（ AM-NIPA-AA）特性粘度的研究
• 4.1.2.3 共聚物 P（AM-NIPA）DSC分析
• 4.1.3 介质组成对共聚物溶液热敏性的影响
• 4.1.3.1 盐的种类与浓度对共聚物 P（ AM-NIPA）水溶液热敏性的影响
• 4.1.3.2 盐的种类和浓度对共聚物 P（ AM-NIPA-AA）热敏性的影响
• 第五章 温敏共聚物的溶液性能研究
• 5.1 共聚物浓度对共聚物溶液表观粘度的影响
• 5.2 温度对共聚物溶液表观粘度的影响
• 5.2.1 温度对 P（ AM-NIPA）共聚物稀溶液相对粘度的影响
• 5.2.2 温度对 P（ AM-NIPA）共聚物溶液表观粘度的影响
• 5.2.3 温度对 P（ AM-NIPA-AA）共聚物稀溶液相对粘度的影响
• 5.2.4 温度对 P（ AM-NIPA-AA）共聚物溶液表观粘度的影响
• 5.3 剪切速率对共聚物溶液表观粘度的影响
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 声明