温度/pH敏感性P（AA-g-NIPAM）的胶束化及其核交联纳米粒子的制备

论文摘要

利用大分子单体技术通过自由基共聚法合成了由丙烯酸（AA）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）组成的P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物。以UV透光率的测定和荧光探针、荧光猝灭技术对共聚物在水溶液中的相行为和构象行为进行了研究。结果表明，此接枝共聚物具有温度和pH双重敏感性，几种组成不同的P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物具有不同的低临界溶解温度（LCST）和临界相变pH；它们的低临界溶解温度（LCST）和临界相变pH均与接枝共聚物的组成有关，随着温敏性PNIPAM相对含量的增加，其低临界溶解温度（LCST）降低，而临界相变pH随之增加。另外还发现，PNIPAM-NH2和P（AA-g-NIPAM）从无规线团（coil）到蜷曲球（globular）的转变是一个不可逆过程。结果发现，室温下，几种组成不同的P（AA-g-NIPAM）在pH3～10的稀水溶液中表现为较为松散的伸展构象。这种接枝共聚物高分子有可能在新型敏感性水凝胶和新的纳米复合材料的合成方面获得应用。利用紫外-可见分光光度法和荧光探针、荧光各向异性技术研究了稀水溶液中聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）与丙烯酸（AA）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）组成的接枝共聚物（PAA-g-PNIPAM）间的络合作用。结果表明，两种聚合物通过氢键相互作用形成聚合物间络合物，而且，这种络合作用的大小依赖于溶液pH及P（AA-g-NIPAM）中AA的相对含量。溶液pH越小，AA相对含量越高，聚合物间络合作用则越强。这种络合作用的发生使得聚合物主链变的较为收缩，同时整个体系表现出一定的疏水性，而亲水性有所减弱。这种变化有可能在新型“智能”水凝胶的设计合成以及环境响应性聚合物的自组装行为方面获得应用。在上述研究的基础上，将所合成的P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物在某一特定pH下进行胶束化，然后进一步将所得P（AA-g-NIPAM）的pH诱导胶束“核”中的PAA链进行化学交联，得到了稳定的纳米粒子。以透射电子显微镜（TEM）对所得pH诱导胶束后的核交联纳米粒子的大小、形态进行了观察并对有关实验现象作了初步的解释。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高分子胶束化的方法
• 1.2.1 "经典"方法
• 1.2.2 高分子胶束化的新途径
• 1.2.2.1 特殊相互作用诱导胶束化
• 1.2.2.2 溶液中高分子共混物的相分离诱导胶束化
• 1.2.2.3 化学反应诱导
• 1.2.2.4 非共价键连接胶束
• 1.2.3 全亲水性嵌段（接枝）共聚物的环境敏感胶束化
• 1.2.3.1 温度改变诱导胶束化
• 1.2.3.2 pH改变诱导胶束化
• 1.2.3.3 离子强度改变诱导胶束化
• 1.2.3.4 络合诱导胶束化
• 1.3 高分子胶束结构的固定
• 1.3.1 核交联胶束
• 1.3.2 壳交联胶束
• 1.4 高分子胶束的表征
• 1.5 应用
• 1.6 研究课题的提出
• 第二章 温度/pH敏感性P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物在水溶液中的相行为
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 合成
• 2-NIPAM）的制备'>2.2.2.1 低聚物（NH₂-NIPAM）的制备
• 2.2.2.2 PNIPAM大分子单体的制备
• 2.2.2.3 P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物的制备
• 2.2.3 P（AA-g-NIPAM）溶液UV透光率的测定
• 2.2.4 P（AA-g-NIPAM）溶液的荧光探针分析
• 2.2.5 荧光猝灭实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 P（AA-g-NIPAM）溶液相行为的UV透光率法研究
• 2.3.2 P（AA-g-NIPAM）构象行为的荧光探针研究
• 2.3.3 荧光猝灭研究
• 2.4 结论
• 本章附图
• 第三章 P（AA-g-NIPAM）与PNIPAM间络合作用的荧光技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 合成
• 3.2.2.1 P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物的制备
• 3.2.2.2 PNIPAM均聚物的制备
• 3.2.2.3 PNIPAM/ACE的制备
• 3.2.3 UV透光率的测定
• 3.2.4 荧光探针分析
• 3.2.5 荧光各向异性测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 UV透光率研究
• 3.3.2 荧光探针研究
• 3.3.3 荧光各向异性研究
• 3.4 结论
• 本章附图
• 第四章 pH诱导P（AA-g-NIPAM）的胶束化及核交联纳米粒子制备的初步探索
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 材料与试剂
• 4.2.2 主要测试仪器
• 4.2.3 合成
• 4.2.3.1 丙烯酸均聚物（PAA）的合成
• 4.2.3.2 N-异丙基丙烯酰胺均聚物（PNIPAM）的合成
• 4.2.3.3 P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物的合成
• 4.2.4 所合成物质的表征
• 4.2.5 pH诱导P（AA-g-NIPAM）胶束形成的初步实验
• 4.2.6 pH诱导P（AA-g-NIPAM）胶束的核交联
• 4.2.7 核交联纳米粒子的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物的结构确证
• 4.3.2 P（AA-g-NIPAM）接枝共聚物的pH诱导胶束化
• 4.3.3 透射电子显微镜（TEM）对交联透析后粒子形貌的观察
• 4.4 结论
• 本章附图
• 总结
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢