稀土离子和聚酰胺类高分子微凝胶颗粒相互作用的研究

论文摘要

聚N-异丙基丙烯烯胺（PNIPAM）微凝胶作为一种温度敏感性智能材料,近年来在应用中越来越受到人们的重视。目前,一部分工作集中在微凝胶响应机制的理论解释,另一部分则通过NIPAM与其它单体的共聚,以期实现对材料的改性,从而获得多重敏感性的功能微凝胶,以拓宽其在相关领域中的应用。首先通过沉淀聚合法制备了聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸）（P（NIPAM-co-AAc））微凝胶颗粒,在此基础上引入具有光、电、磁性能的稀土离子（Tb、Eu）与其配位,以得到具有紫外光、温度和pH响应性的新型高分子载体,并针对聚N-异丙基丙烯酰胺-稀土配合物的光、热和pH性能开展研究。通过控制交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（Bis）的用量,可制备不同形态的凝胶颗粒。其中当交联剂Bis用量为NIPAM单体的10%时,制得了大小均一、单分散较好的微凝胶颗粒。P（NIPAM-co-AAc）微凝胶兼具了温敏性单体NIPAM及离子型单体AAc的性能,并显示出了温度及pH敏感性。微凝胶的温敏特征量LCST的大小与AAc的质量分数有关,增大AAc的用量使微凝胶的LCST增大;另外,微凝胶的pH敏感性随AAc用量的增加而显著提高。以聚N-异丙基丙烯酰胺-稀土配合物的光、热和pH性质为研究目标,利用透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、Zeta电位分析仪器（ZETA）、红外光谱（IR）、紫外可见光谱（UV）和荧光光谱（FL）对P（NIPAM-co-AAc）微凝胶颗粒分别与两种稀土离子（Tb、Eu）所获得的配合物进行了光、热和pH性质的研究,结果发现: P（NIPAM-co-AAc）微凝胶颗粒和Tb（III）之间发生了有效的能量传递,明显增强了Tb（III）的特征荧光发射,其能量传递效率达到40%,另外,该复配微凝胶具有温敏性和pH响应性;同时发现P（NIPAM-co-AAc）微凝胶颗粒和Eu（Ⅲ）之间也能发生能量传递,对Eu（Ⅲ）的特征荧光发射和基体高分子的发射均可增强,该复配微凝胶颗粒亦具有明显的温敏性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 智能凝胶类别及研究进展
• 1.2.1 温敏性凝胶
• 1.2.2 PH 敏感性凝胶
• 1.2.3 光敏性凝胶
• 1.2.4 磁场敏感性凝胶
• 1.2.5 热、光敏感凝胶
• 1.2.6 温度及PH 双重响应型凝胶
• 1.2.7 磁性、热敏感凝胶
• 1.3 智能性凝胶的应用及展望
• 1.3.1 药物释放系统
• 1.3.2 化学机械器件
• 1.3.3 化学膜和化学阀
• 1.3.4 人工触觉系统
• 1.3.5 物料分离
• 1.3.6 吸水材料
• 1.3.7 在分析和医学诊断等方面
• 1.3.8 应用展望
• 1.4 稀土发光材料综述
• 1.4.1 稀土元素概述
• 1.4.2 稀土发光材料的分类
• 1.4.3 稀土荧光的产生机制和能量传递
• 1.4.4 配体－稀土离子的能量传递效率和配体的选择
• 1.5 稀土高分子的研究进展
• 1.5.1 掺杂法制备稀土高分子材料
• 1.5.2 键合型稀土高分子材料
• 1.6 稀土高分子的应用
• 1.6.1 发光材料
• 1.6.2 射线屏蔽材料
• 1.6.3 磁性材料
• 1.6.4 在荧光探针技术
• 1.6.5 其它应用
• 1.7 立题背景
• 第二章 聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸共聚微凝胶P（NIPAM-CO-AAC）的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验设备及仪器
• 2.2.3 实验步骤
• 2.2.4 样品的表征方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 凝胶的形态
• 2.3.2 凝胶的温敏性
• 2.3.3 凝胶的PH 敏感性
• 2.3.4 P（NIPAM-CO-AAC）结构表征
• 2.4 小结
• 第三章 P（NIPAM-CO-AAC）微凝胶颗粒与稀土离子TB 配合物的性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与材料
• 3.2.2 实验设备及仪器
• 3.2.3 P（NIPAM-CO-AAC）-TB（Ⅲ）体系的制备
• 3.2.3.1 TBCL3 的制备及浓度标定
• 3.2.3.2 P（NIPAM-CO-AAC）交联型聚合物微凝胶颗粒的合成
• 3.2.3.3 P（NIPAM-CO-AAC）-TB（Ⅲ）复配微凝胶颗粒的制备
• 3.2.4 不同PH 值配合物的配制
• 3.2.5 样品的表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 透射电镜分析
• 3.3.2 ZETA 电位分析
• 3.3.3 紫外光谱分析
• 3.3.4 红外光谱分析
• 3.3.5 荧光光谱分析
• 3.3.6 LCST 及相行为分析
• 3.3.7 不同PH 值的荧光发射分析
• 3.4 结论
• 第四章 P（NIPAM-CO-AAC）微凝胶颗粒与稀土离子EU 配合物的性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与材料
• 4.2.2 实验设备及仪器
• 4.2.3 P（NIPAM-CO-AAC）-EU（Ⅲ）体系的制备
• 4.2.3.1 EUCL3 的制备及浓度标定
• 4.2.3.2 P（NIPAM-CO-AAC）交联型聚合物微球的合成
• 4.2.3.3 P（NIPAM-CO-AAC）-EU（Ⅲ）复配颗粒的制备
• 4.2.4 样品的表征方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 扫描电境分析
• 4.3.2 ZETA 电位分析
• 4.3.3 紫外光谱分析
• 4.3.4 红外光谱分析
• 4.3.5 荧光光谱分析
• 4.3.6 LCST 及相行为分析
• 4.4 结论
• 第五章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文