含聚氨酯型温度和pH双敏性水凝胶的合成及性能研究.pdf

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1、第19卷第1期高分子材料科学与工程VO1.19NO.12OO3年1月POLYMERMATERIALSSIENEANDENGINEERINGJaH.2OO3=============================================================含聚氨酯型温度和pH双敏性水凝胶的合成及性能研究刘晓华唐黎明戴王晓工刘德山(清华大学化工系高分子研究所北京1OOO84)摘要:合成了两种阴离子型的端烯基聚氨酯(UAA)预聚物制备了pH值敏感的水凝胶比较了它们的pH值响应性O将UAA预聚物与N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)共聚得到具有温度和pH值双

2、重敏感性的水凝胶O研究发现聚氨酯侧链的引入对NIPA的相转变温度(LCST)几乎无影响O聚合温度和组成比对所合成的水凝胶性能有较大的影响O关键词:水凝胶G温敏性GpH值敏感性G聚氨酯GN-异丙基丙烯酰胺中图分类号:TO323.8文献标识码:A文章编号:1OOO-7555(2OO3)O1-OO49-O4敏感性水凝胶是一种能显著溶胀但不溶解到了一系列新型的温度和pH值双重敏感的水于水的高分子交联网络它能够感知外界刺激凝胶O的微小变化(如温度[1~3][45][67]~pH~化学物质~光场和电场[89]等)并能够对刺激发生敏感性1实验部分的响应常通过体积的溶胀或收缩来实现

3、O水凝1.1试剂胶的这一特点使它在药物的控制释放~物质的N-异丙基丙烯酰胺(NIPA):按文献[13]合成G24-二异氰酸甲苯酯(TDI):化学纯天分离提纯~化学反应的控制~记忆元件开关~传感器等方面有广泛的应用前景[1O]津市化学试剂六厂产品G丙烯酸羟丙酯O目前对敏感性水凝胶的研究多集中在以(HPA):分析纯北京东方化工厂产品G二羟甲基丙酸(DMPA):分析纯AcrOSOrgaHicS公司N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)为代表的温敏性水产品G聚乙二醇(PEGM进口分凝胶和以丙烯酸及其衍生物为代表的pH值敏7=2OO6OO):感的水凝胶方面[13~5]O随着对材料功能

4、要求的装G三乙胺(TEA):分析纯北京化工厂产品O日益提高人们也希望获得能够对多种刺激发1.阴离子型端烯基聚氨酯(UAA)预聚物的生响应的水凝胶OHOffmaH等[11]将NIPA接枝合成在装有搅拌器~温度计~回流冷凝管的三口到丙烯酸上合成了具有pH值和温度双重响应瓶中加入一定量的聚乙二醇PEG~二羟甲基丙的水凝胶O该水凝胶的侧链部分对温度敏感而主链部分则对pH值敏感O卓仁僖等[12]采用互酸DMPA~N-甲基吡咯烷酮NMP以二月桂酸二丁锡为催化剂4OC时加入TDI升温至75穿网络技术合成了聚(丙烯酸)/聚(N-异丙基丙烯酰胺)互穿聚合物网络水凝胶该水凝胶具C反应2

5、h之后加入丙烯酸羟丙酯HPA同时再加入1滴二月桂酸二丁锡反应1h后降有温度敏感性同时在弱碱性条件下的膨胀比温O在5OC加入丙酮对反应液进行稀释而后远大于酸性条件下的膨胀比O快速搅拌下将聚氨酯预聚物的丙酮溶液滴入三笔者合成了阴离子型的端烯基聚氨酯乙胺-水溶液中和反应的同时实现溶液的乳(UAA)预聚物预聚物聚合可以得到pH值敏化O产物的固含量为3OO感的水凝胶O将UAA预聚物与NIPA共聚得收稿日期:2OO1-O2-17作者简介:刘晓华男28岁博士研究生.50高分子材料科学与工程2003年1.3pH值敏感性水凝胶的合成比O将装有UAA预聚物和引发剂过硫酸铵的试管通氮气1

6、0min9密封后放入60C的水浴2结果与讨论中9一定时间后取出9聚合时间根据预聚物中聚2.1UAA预聚物的合成过量的TDI与PEG及DMPA缩聚首先乙二醇的不同分子量从2h到6h不等O产品生成端-NCO的预聚物9进一步与~PA反应9以蒸馏水洗涤9真空干燥9称量O可以得到以双键封端的预聚物9经成盐反应9得到的预聚物可溶解于水中O由UAA预聚物的红外光谱图(Fig.1)可以看出9预聚物在1570cm-1处有一个尖峰9这是C=C键的特征吸收峰9表明双键已被引入预聚物中9同时在红外谱图的2280cm-1~2265-1未出现强的-NCO吸收峰9表明预聚物已cm不含-NCO;在

7、红外谱图的1640cm-1处有较强的吸收峰9这代表酰胺带9是聚氨酯类的典型代表Ofig.1IRspectrumofUAAurethaneprepolymer2.2UAA均聚物水凝胶的pH值敏感性1.4温度和pH值双重敏感性水凝胶的合成由于UAA预聚物链带有双键9且具有良聚合方法同1.39通过UAA预聚物与NI-好的水溶性9加入引发剂AP9该预聚物可以PA共聚制备O聚合成p~敏感性的水凝胶OTab.1列出了两1.5性能测试种不同组成的UAA均聚物水凝胶在不同介质将均聚物聚氨酯水凝胶交替放入p~=3中的溶胀比(SR)O从Tab.1可以看出9与在纯和p~=11的缓冲溶