羧甲基壳聚糖／聚(n-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶的制备及溶胀性能研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第31卷第6期东华大学学报(自然科学版)Vo1．31．No．62005年12月JOURNAIoFDoNGHUAUNIVERSITYDec．2005羧甲基壳聚糖／聚(N一异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶的制备及溶胀性能研究石艳丽，许雅菁，张高奇，马敬红，梁伯润(东华大学纤维材料改性国家重点实验室，上海，200051)摘要制备了具有温度、pH值双重敏感特性的羧甲基壳聚糖／聚(N一异丙基丙烯酰胺)的半互穿网络水凝胶(CMCS／PNIPAAmsemi—IPN)。研究了温度及pH值对该凝胶溶胀度的影响。结果表明

2、，在强酸(pH值为1．0，2．71)、弱碱(pH值为7．4)jf口强碱的条件下，semi-IPN凝胶溶胀度均随着温度的升高而下降直至达到平衡状态。经pH值为2．71缓冲溶液浸泡处理的凝胶的相转变温度有明显的降低。该凝胶的消溶胀速率随着凝胶中CMCS组分含量的增加而增大。这些现象主要与水凝胶本身的微观结构以及所加入的羧甲基壳聚糖基团结构有关。关键词：羧甲基壳聚糖，等电点，智能水凝胶，pH值／温度敏感性中图分类号：O648．17聚(N一异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)水凝胶然大分子羧甲基壳聚糖共混，制备半互穿网络具有典型的温度敏感性，其在相转变温度附

3、近发生(semi—IPN)水凝胶，赋予该水凝胶温度及pH值双体积突变，这一特殊的性质已引起人们极大的关重敏感特性，研究该水凝胶的结构以及介质的温度注【1~。为提高PNIPAAm水凝胶的性能并拓宽和pH值对该水凝胶溶胀行为的影响。其应用领域，人们已开展了大量的工作。目前主要采用共聚和共混【9~11]等方法来实现。互穿网1实验络技术(IPN)是以化学方法来实现聚合物物理共混的一种新技术。包括全互穿网络(IPN)和半互穿网1．1原料与试剂络(semi—IPN)两种。在IPN网络中各聚合物网络N一异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)，(东京化成)，具有相对的独立

4、性，同时具有一定的依赖性，同单用甲苯～环己烷(60／40，V／V)混合溶剂重结晶；独的聚合物网络相比，通过IPN技术形成的聚合物N，NL亚甲基双丙烯酰胺(BIS)，(Fluka)，用甲醇网络性能更优越。近年来利用IPN技术改性传统重结晶；过硫酸铵(APS)，分析纯，用去离子水重结水凝胶以提高水凝胶性能的报道很多[9~11]。卓仁晶；羧甲基壳聚糖(CMCS)，青岛海生生物工程有限禧等【9]通过分步法合成了亲水性的PNIPAAm和公司；N，N，N，N，_四甲基乙二胺(TEMED)，生疏水性的甲基丙烯酸甲酯的IPN水凝胶。研究发化试剂，上海化学试剂公司；

5、磷酸二氢钠，磷酸氢二现，该水凝胶不仅具有明显的温敏性，而且具有更钠，分析纯，上海化学试剂公司。高的机械强度。Zhang等【11]以溶液聚合法制备了1．2semi—IPN水凝胶的制备聚乙烯醇(PVA)／PNIPAAmsemi—IPN水凝胶。研将1．04gNIPAAm单体和0．0208g交联剂究发现该水凝胶不仅具有温度敏感性，同时在50BIS溶于13mI的去离子水中，然后加入不同用量℃的水中有很快的消溶胀速率。的羧甲基壳聚糖于上述溶液中，混合均匀，通Nz羧甲基壳聚糖(CMCS)是壳聚糖(CS)经羧甲20min后，加入0．0208g引发剂和40L促进剂基

6、化反应后的一类最重要的壳聚糖衍生物之一，是TEMED，密封试管，置于冰水浴中反应24h后，取分子链上含有阳离子(一NH)和阴离子出凝胶，用去离子水浸泡48h，定期换水以除去未(一COO一)基团的两性聚电解质，具有良好的水溶反应的单体、残余引发剂或催化剂，最后将凝胶切性、低毒性和生物相容性。这里将PNIPAAm与天成薄片，在室温晾干，真空干燥恒重，备用。实验数收稿日期：2004—06—17维普资讯http://www.cqvip.com6期石艳丽，等：羧甲基壳聚糖／聚(N一异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶的制备及溶胀性能研究7据如表1。燥后的体积变化

7、很大，这样就会使得水凝胶的孔洞表1半互穿网络水凝胶的制备结构因水分的失去而塌陷，因此本研究采用液氮淬冷后冷冻干燥的方法，可以使水凝胶的孔洞结构得各样品代号。组．分⋯用量—————————r_—一——到较好的保持。图1为水凝胶溶胀样品进行冷冻PNIPAAmsemi—IPN05semi—IPN10semi—IPN20干燥处理后的电镜照片。从图中可以看出，NIPAAm用量／g1．O41．O41．O41．O4PNIPAAm水凝胶内有浅而封闭的孔洞，但semi—分数(雯)量o。．51“．02“．0IPN水凝胶存在着明显的通道结构(即在原有基础BIS用量／g0

8、．02080．02080．02080．0208上将孔洞贯通)，且随着凝胶中羧甲基壳聚糖用量APS用量／g0．02080．0