N_异丙基丙烯酰胺高分子水凝胶研究进展_史海营

聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶的研究摘要：聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶作为一种温度敏感型智能水凝胶受到广泛关注。

而其力学强度低，温度响应速率慢，相转变过程中易于发生微粒的团聚是该凝胶一直存在的主要问题。

本文针对上述问题，对目前的研究现状进行了比较分析，提出解决凝胶主要问题的途径和方法。

关键词：聚N-异丙基丙烯酰胺，智能高分子，热敏材料引言热敏性高分子材料是一类对温度刺激具有响应性的智能高分子材料。

其分子链中常含有醚键，取代的酰胺、羟基等官能团，如聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)，聚氧化乙烯醚(PEO)、聚乙烯吡咯烷酮等。

其中，N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)类聚合物由于其广阔的应用前景成为当前热敏性高分子材料研究的热点。

1聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶相变机理PNIPAM水凝胶在其最低临界溶解温度(LCST)附近存在可逆的不连续的体积相转变。

当环境温度稍稍高于LCST时，其体积会突然剧烈收缩；当环境温度降到LCST以下时，水凝胶会重新溶胀。

PNIPAM温敏性与其分子结构中的疏水性异丙基和亲水性酰胺基有关，它们分别位于凝胶网络中亲／疏水区域，且存在亲／疏水平衡。

这一高分子体系中存在两种氢键：水分子与高分子链之间的氢键和高分子链之间的氢键。

当外界温度低于LCST时，两种氢键的相互协调作用使得疏水基团周围形成一个稳定的束缚水分子的水合结构。

随着温度升高，水合结构破坏，疏水基团间的作用占主导，使凝胶中的束缚水变成自由水分子并向外扩散，凝胶发生相分离，内部结构塌陷，体积剧烈收缩，即水凝胶的温敏性相转变是由交联网络的亲／疏水性平衡受外界变化而引起的。

2聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶存在的主要问题聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶作为一种温度敏感型智能水凝胶，广泛用于药物控制释放、生物传感器、物质分离等领域。

PNIPAM水凝胶的实际应用中主要存在三个方面的问题亟待解决。

一是温度敏感性的响应速率较低，需要提高；另一个问题是凝胶微球比较容易发生团聚，导致相变程度降低，影响变色功能。

温度对聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶内部结构及性能影响的研究颜明飞;王月鑫;傅敬;周颖梅【摘要】分别在O℃、25℃、60℃的水溶液中通过自由基交联聚合,制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶.研究了温度对于水凝胶内部微观结构的影响并分析了内部微观结构与水凝胶性能之间的关系.用扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)和差示扫描量热仪(DSC)对制备的凝胶进行表征.结果表明,3种水凝胶具有相同的化学组成和相转变温度,但其内部微观结构有较大差别.通过测试水凝胶的温敏性、溶胀动力学和脉冲响应性发现:改变温度可以有效地改变水凝胶的内部结构,在较高温度下制得的水凝胶具有较高的溶胀率、较快的去溶胀速率和较强的脉冲响应性.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2018(019)005【总页数】5页(P25-29)【关键词】聚(N-异丙基丙烯酰胺);水凝胶;微观结构;温敏性;溶胀动力学;脉冲响应【作者】颜明飞;王月鑫;傅敬;周颖梅【作者单位】徐州工程学院化学化工学院,江苏徐州221018;徐州工程学院化学化工学院,江苏徐州221018;徐州工程学院化学化工学院,江苏徐州221018;徐州工程学院化学化工学院,江苏徐州221018【正文语种】中文温度敏感型水凝胶是指体积随温度变化而变化的聚合物水凝胶，发生相变的温度被称为最低临界转变温度(LCST)[1]。

在许多情况下，环境温度会自然地发生变化，并易于设计控制，因此温敏型水凝胶成为目前最受关注的一种智能水凝胶功能材料。

其中聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)是研究较多的温度敏感性水凝胶之一[2]。

其分子侧链上同时含有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，在32 ℃左右发生可逆的非连续体积相转变[3]。

PNIPAAm水凝胶的这种特殊的溶胀性能已被用于药物的控制释放[4-5]、酶反应控制[6]和循环吸收剂[7]等领域。

在某些实际应用中，例如靶向给药输送系统、开关阀等，需要水凝胶能够对温度的变化做出快速响应。

基于N 一异丙基丙烯酰胺的磁性温敏水凝胶研究进展／陈琳等53基于N 一异丙基丙烯酰胺的磁性温敏水凝胶研究进展。

陈琳1’2，杨永珍1’3，刘旭光1’2 (1太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室，太原030024；2太原理工大学化学化工学院，太原030024；3太原理工大学新材料工程技术研究中心，太原030024)摘要 基于N_异丙基丙烯酰胺(NPAM)的磁性温敏水凝胶是一种具备双重响应性的新型智能材料，在许多 领域尤其是生物医药、生物工程等方面受到广泛的关注。

综述了国内外近年来此类磁性温敏水凝胶的制备方法及相 关应用，并对其目前存在的问题和今后的发展方向提出一些看法。

关键词 N 一异丙基丙烯酰胺磁性温敏水凝胶中图分类号：TB381文献标识码：AResearch Progress in MagneticThermosensitive Hydr og el sBased o n N-isopropylacrylamideCHEN Linl”，YANG Yongzhenl ，LIU Xuguan91'2(1Ke y La b o ra t or yof I n t e r fa c e Sc i e n c e a nd En gi ne er in g in Advanced Materials of Ministry of Educat ion ，T aiy ua n Uni ver si ty o f Tec hn ol ogy ，Ta iyu an 030024；2Col le ge of Chemis try and Chemic al Engineering ，Taiyuan University of T ec h no l og y ，T ai y ua n 030024：3Res ea rc h Cen te r o n AdvancedMaterials S ci e n c e an d T ech no lo gy ，T ai yu an U ni ve rsi ty of T ec hn ol og y ，T ai yu an 030024)A b s tr a c tA s a no ve l f un ct i on al material ，magnetic th ermos ensit ive hy droge ls ba sed o n N-isopropylacrylamide(NIPAM)offer hig h potential a pp l i c a t i on s in va r i o us f i el d s ，p a r t i c u la r l y in biomedical and bioengineering field ．Themore recen t synthesis d eve lo pme nt and ap pl i c at i o ns of magnetic thermosensitive hy dro ge ls ，an d their a p p li c a ti o n s a r esum ma riz ed ．O pi ni ons o n the ex i s t i ng drawbacks an d development tendency of these hydrogels a r e pro p os ed ．KeyWOl['d$ N-isopropylacrylamide ，magnetic thermosensitive ，hydrogels磁性温敏水凝胶是由磁性纳米粒子和温敏水凝胶复合 剂载体[6]、蛋白质分离[7’83等方面有良好的应用前景。

热敏性聚（N－异丙基丙烯酰胺）类材料的研究热敏性聚（N－异丙基丙烯酰胺）(PNIPAAm)类高分子材料属于智能高分子材料。

1967年Scarpa首次报道了PNIPAAm水溶液在31℃具有最低临界溶液温度(LCST)后，PNIPAAm引起了科学工作者的广泛关注。

PNIPAAm的大分子链上同时具有亲水性的酰氨基和疏水性的异丙基，使线型PNIPAAm的水溶液，以及交联后的PNIPAAm水凝胶都呈现出温度敏感特性。

当溶液体系的温度升高到30℃-35℃之间时，溶液发生相分离，表现出最低临界溶液温度(LCST)。

利用PNIPAAm在LCST附近发生可逆相转变的特性，可以将PNIPAAm设计成分子开关，制备多种智能高分子材料。

这些高分子材料在生物医学、免疫分析、催化、分离提纯等领域都有广泛的应用。

4.1生物医学工程中的应用近年来，国内外的研究学者对PNIPAAm聚合物及其水凝胶，在生物医学工程领域中的应用做了许多研究工作，并发现了PNIPAAm许多新的性质[76－78]。

4.1.1药物控制释放利用PNIPAAm的热敏性进行药物控制释放，研究的热点主要是PNIPAAm水凝胶和PNIPAAm纳米粒子体系。

国内著名学者卓仁禧教授对PNIPAAm热敏性水凝胶的相转变理论和应用都做了许多研究工作[79-82]。

PNIPAAm对药物进行控制释放有下面三种情况：①在PNIPAAm水凝胶体系中，当体系温度在LCST以上时，水凝胶的表面会发生收缩，导致表面的水化层收缩，形成薄的致密皮层。

这种致密的皮层阻止了PNIPAAm水凝胶内水分和药物向外释放；体系温度低于LCST时，水凝胶表面皮层溶胀，此时药物可以从体系中释放。

②在以PNIPAAm分子链接枝的聚合物微球体系中，当体系温度在LCST以下时，PNIPAAm的接枝链会在水中伸展，彼此之间交叉覆盖，导致微球孔洞的阻塞，包裹在微球内的药物扩散释放受阻；体系温度在LCST以上时，接枝的大分子链会进行自身收缩，微球表面的孔洞会显现出来，药物可以顺利的扩散到水中，达到控制释放目的。

N -异丙基丙烯酰胺高分子水凝胶研究进展史海营,李瑞霞,吴大诚(四川大学纺织研究所,四川成都610065)[摘 要]N -异丙基丙烯酰胺基高分子水凝胶的研究进展做了综述。

简要介绍了该类水凝胶的合成方法,重点分析了不同共聚单体及交联剂对水凝胶溶胀性能和环境响应性的影响,尤其是快速响应水凝胶的合成方法和N -异丙基丙烯酰胺/天然大分子水凝胶的特点。

本文也简单介绍了该类水凝胶在不同领域内的应用。

[关键词]N -异丙基丙烯酰胺;高分子水凝胶;快速响应;天然大分子;应用Advance in Polymeric Hydrogels Based on N -isopropylacrylamideShi H aiying,Li Ruix ia,Wu Dacheng(Tex tile Resear ch Institute,Sichuan Univer sity,Chengdu 610065,China)Abstract:T he adv ance in po ly meric hydrog els based on N -iso pr opylacr ylamide w as rev iewed in this paper.T he pr epar ations,the influences o f monomers and cro ss -link ag ents o n the swelling pro per ties and env ir onment sensitiv ity behaviors fo r these hydro gels wer e intro duced br iefly.Especially ,the preparations of rapid -response hy dr og els and the r esear ch o f N -isopro py lacry lamide/natura-l polymers hydr ogels wer e emphasized.T he applica -tions o f the po ly mer ic hydro gels based o n N -iso pr opylacry lamide in different fields wer e summar ized simply.Keywords:N -iso pr opylacry lamide;polymer ic hydrog el;rapid response;nat ur al polymer ;applicatio n[收稿日期]2005-11-09[基金项目]国家自然科学基金资助项目(50473050)[作者简介]史海营(1980-),男,山东人,硕士研究生,主要研究方向:高分子材料的结构与性能。

本科生毕业论文（设计）题目聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究学院理学院专业班级应用化学（化学生物）学生姓名指导教师撰写日期：2012 年 5 月 12日聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究摘要水凝胶是一种亲水但不溶于水，具有交联三维网络结构的高分子聚合物，具有一定条件下的溶胀/退溶胀行为，同时具有输送和渗透性、能量转换、吸附分离、生物相容性等功能。

根据水凝胶对外界刺激的应答情况，水凝胶可分为传统凝胶和环境敏感型凝胶。

温敏性高分子水凝胶是研究最多，也是最重要的一类敏感性高分子水凝胶体系。

聚N-异丙基丙烯酰胺(PINPAm)的低临界溶解温度（LCST）约33.2℃。

PNIPAm具有良好的双亲性，且其相变温度在人的生理温度附近且略高于环境温度，且通过加入多种类单体控制其LCST，兼有易于控制、易于改性等优良特性，成为目前研究最热的一类热缩性温敏凝胶。

PNIPAm水凝胶制备分别探讨了：（1）用不同量的引发剂过硫酸铵(APS)对水凝胶形成的影响；（2）反应温度分别为低温(低于5度)、20度、30度、40度对水凝胶形成的影响。

所制备的PNIPAm水凝胶分别测定了相转变温度(LCST)和凝胶溶胀率(SR)。

结果表明引发剂量用量增多时水凝胶形成反应时间变短；反应温度升高水凝胶外观出现由无色透明凝胶----乳白半透明凝胶-----乳白色凝胶-----乳白色且无固定形态凝胶的变化。

低温生成的水凝胶相转变温度(LCST)在33度到34度之间，水凝胶体积发生不连续收缩现象；交联剂N,N-亚甲基双丙烯酞胺(BIS)使用量越多溶胀率越小。

关键词：温敏性水凝胶；PNIPAm水凝胶；制备；性质Preparation and the properties of hydrogel PINPAmAbstractThe hydrogel is a kind of hydrophilic system but insoluble in water, has a cross-linked three-dimensional network structure of the polymer, with certain conditions swelling / deswelling behavior, at the same time having a conveying and permeability, energy conversion, adsorption separation, biocompatibility and other functions. According to the outside stimuli response, hydrogel can be divided into traditional and environmentally sensitive gel. Temperature sensitive hydrogel is the most studied, is also one of the most important sensitive polymer hydrogel system. PNIPAm is a classic temperature sensitive hydrogel with lower critical solution temperature (LCST) about 33.2°C closed human body temperature, its phase transition temperature is under the human physiological temperature 2-3°C and slightly higher than the ambient temperature. PNIPAm is amphiphile polymer and easy modification by adding other monomers to control its LCST. Due to the properties easy control and modification, PNIPAm is one of the most attractive environmentally sensitive hydrogel with thermo-shrinkable temperature sensitive hydrogel.In this paper the preperation of PNIPAm hydrogel was investigated with different amounts of the initiator ammonium persulfate (APS) and the reaction temperature which were at under 5°C, 20°C, 30°C, 40°C respectively. And the properties of PNIPAm hydrogel phase transition temperature (LCST) and hydrogel swelling rate (SR) were observed. The experimental results showed that hydrogel formation reaction time becomes shorter with the incressing amounts of APS. The appearance of hydrogel obtained were very different in different reaction temperature: gel is colorless and transparent (under 5°C),shallow slightly milky and semitransparent gel (at 20°C), milky and non-transparent gel, plaster (without fixed shape and non-transparent, maybe microgel). The sample formation under 5°C showed the volume shrinkage phenomenon in the range of 33-34°C. And the amount of crosslinking agent N, N - methylene bis propylene phthalein amine ( BIS ) used in the formation of hydrogel, the hydrogel’s swelling rate was small.Key words: temperature sensitive hydrogel; PNIPAm hydrogel; preparation; properaties目录1 绪论 (1)1.1 水凝胶与智能水凝胶 (1)1.2 温敏性水凝胶 (2)1.3 水凝胶应用前景及展望 (3)2 实验 (5)2.1 实验制备与性质研究试剂 (5)2.2 实验仪器 (5)2.3 制备与性质研究 (5)2.3.1 制备 (5)（1）引发剂（APS）量不同的无孔PNIPAm水凝胶的合成 (5)（2）不同温度的无孔PNIPAm水凝胶的合成 (6)2.3.2 性质研究 (6)（1）相转变温度(LCST)的测定 (6)（2）凝胶溶胀率(SR) (6)3 实验结果与讨论 (8)3.1 制备 (8)3.1.1 不同引发剂（APS）量不同的无孔PNIPAm水凝胶的合成（温度为室温或低温） (8)3.1.2 不同温度的无孔PNIPAm水凝胶的合成 (9)3.2 性质 (10)3.2.1 胶体的温敏性 (10)（1）胶体生成时反应温度为低温（冰水浴中） (10)（2）胶体生成时反应温度为20度 (10)3.2.2 凝胶溶胀率(SR) (11)（1）胶体生成时反应温度为低温（冰水浴中） (11)（2）胶体生成时反应温度为20度 (14)（3）胶体生成时反应温度为低温和20度的对比 (17)4 结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1 绪论1.1水凝胶与智能水凝胶水凝胶是一种亲水但不溶于水，具有交联三维网络结构的高分子聚合物，具有一定条件下的溶胀/退溶胀行为，同时具有输送和渗透性、能量转换、吸附分离、生物相容性等功能。

ＮＩＰＡ系温敏凝胶结构改性及性能研究进展／侯长军等・３５・ＮＩＰＡ系温敏凝胶结构改性及性能研究进展＊侯长军１，周雪松２，霍丹群３，杨桔３（１重庆大学生物工程学院光电技术及系统教育部蓖点实验室，重庆４０００４４；２重庆大学化学化工学院，重庆４０００４４１３重庆大学生物工程学院，重庆４０００４４）摘要Ｎ～异丙基丙烯酰胺（ＮＩＰＡ）同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基，使其系列聚合物具有优良的温敏智能特性和记忆效应，目前已广泛应用于药物缓释、物料分离、免疫分析、酶的固定等领域。

聚合类型、多孔结构、尺寸大小、溶剂种类、工艺条件等因素对凝胶的温敏性能影响极大，为了改善凝胶性能，近年来，研究者们在这几个方面做了大量研究工作。

对ＮＩＰＡ系温敏凝胶结构改性及温敏性能的研究进展进行了全面综述，介绍了相关机理并提出未来的发展方向。

关键词温敏凝胶Ｎ一异丙基丙烯酰胺结构改性温敏性能中图分类号：ＴＢ３８１文献标识码：ＡＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＮＩＰＡＳｅｒｉｅｓＴｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅＨｙｄｒｏｇｅｌｓＨＯＵＣｈａｎｇｊｕｎｌ，ＺＨＯＵＸｕｅｓｏｎｇｚ，ＨＵＯＤａｎｑｕｎ３，ＹＡＮＧＪｕ３（１ＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＳｙｓｔｅｍｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４；２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，３ＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４）ＡｂｓｔｒａｃｔＮ－ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｃｒｙｌａｍｉｄｅ，ｗｈｉｃｈｈａｓｂｏｔｈｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃａｃｙｌａｍｉｎｏａｎｄｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｓｏｐｒｏｐｙｌ，ｒｅｃｅｉｖｅｓｍｕｃｈｃｏｎｃｅｒｎｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｄｕｅｔｏｉｔｓｐｏｌｙｍｅｒｓｓｈｏｗｉｎｇｆａｖｏｒａｂｌｅｔｈｅｒｍｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｍｅｍｏｒｙｅｆｆｅｃｔ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｉｎｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙ。

温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的制备与性能表征——推荐一个高分子化学综合实验温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的制备与性能表征——推荐一个高分子化学综合实验引言高分子材料在生物医学领域中的应用日益重要。

温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAM）是一种具有温度响应性的高分子材料。

在室温下，聚N-异丙基丙烯酰胺相溶于水，在较高温度下则会改变为亲水性。

这种温敏行为使得PNIPAAM在生物医学领域的药物输送、细胞培养、组织工程等方面有着广泛的应用前景。

为了提高学生对高分子化学的实践能力及实验操作技术的培养，我们推荐一门关于PNIPAAM的综合实验。

一、实验目的通过学习和实践，了解并掌握PNIPAAM的制备方法，并通过性能表征分析，探究PNIPAAM的温敏性质。

二、实验原理PNIPAAM的合成主要基于N-异丙基丙烯酰胺的聚合反应。

N-异丙基丙烯酰胺在一定条件下与引发剂进行自由基聚合反应，形成具有温敏性质的高分子聚合物。

三、实验步骤1. 准备实验所需的试剂和仪器，包括N-异丙基丙烯酰胺、引发剂、溶剂等。

2. 聚合反应条件优化。

根据实验要求，调节反应温度、反应时间、引发剂用量等参数，以获得合适的聚合效果。

3. 反应结束后，用适当的溶剂提取产物。

通过旋转蒸发除去溶剂，得到PNIPAAM高分子产物。

4. 利用核磁共振（NMR）和红外光谱（IR）等仪器分析得到的产物，并进行性能表征。

四、实验结果与讨论1. PNIPAAM的合成产物应经过核磁共振（NMR）和红外光谱（IR）验证。

核磁共振图谱有利于观察分子结构和链段分布情况，而红外光谱则能指示分子中各种官能团的存在情况。

2. 对产物的温敏性进行测试。

可通过测量PNIPAAM溶解在不同温度下的溶解度来观察其温敏性。

在室温下，PNIPAAM具有良好的溶解性，而在高温下则形成水凝胶状态。

这种性质为PNIPAAM在药物输送和生物医学领域中的应用提供了便利。

五、实验总结通过本实验，我们成功地合成了温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAM）并对其性质进行了表征。

基于N—异丙基丙烯酰胺温敏性凝胶的制备及性能研究作者：郭栋梁来源：《山东工业技术》2017年第21期摘要：本文以N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、高岭土为单体，过硫酸钾为引发剂，亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，通过调整共聚物种亲水/疏水单体的比例，调节共聚物的相变温度及灵敏性，得到一种稳定的N-异丙基丙烯酰胺凝胶体系。

采用傅里叶红外光谱仪、电镜扫描仪对温敏性水凝胶结构和组成进行表征。

实验结果表明，在水浴温度60℃，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.1g，引发剂质量浓度30%的过硫酸钾10ml，单体N-异丙基丙烯酰胺0.4g，高岭土6g时，凝胶吸水倍率最高，且在耐盐性、保水性方面都明显高于其它条件下的凝胶。

关键词：温敏性水凝胶；吸水性；高岭土；相变温度DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.21.2381 引言水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。

离子化的聚丙烯酰胺在水-丙酮的溶液中能够发生巨大的转变。

1967年Scarpa率先指出聚N-异丙基丙烯酰胺存在临界相转变温度，这个温度为32℃。

外界环境温度的变化会对温敏性水凝胶产生一定的影响，同时凝胶会对这种刺激产生应答，使凝胶整体的体积发生变化。

目前，我国已有多个单位致力于智能凝胶的研究，其研究内容大多涉及天然高分子及合成高吸水性材料等。

虽然我国凝胶制品同样具有一定的吸水性和保水性，但是性能与国外相比却有一定的差距。

为了获得性能优越的煤矿井下灭火凝胶，本研究主要从以下几个方面进行了研究：温敏型高吸水凝胶的制备工艺研究；不同单体配比凝胶吸水倍率的测定；相变温度的测定；不同浓度的盐溶液（NaCl和CaCl2）中凝胶吸水倍率的测定；利用红外光谱分析凝胶反应过程中的官能团的变化。

2 实验部分2.1 吸水性水凝胶的制备2.1.1 仪器及材料（1）材料：N-异丙基丙烯酰胺（分析纯）、丙烯酸（分析纯）、高岭土、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）（分析纯）、过硫酸钾（KPS）、氢氧化钠、氯化钠、氯化钙、溴化钾（光谱纯）。

聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及热致聚
集行为
聚n-异丙基丙烯酰胺（poly N-isopropylacrylamide，PNIPAM）水凝胶是一种具有智能响应性质的高分子材料，能够在温度变化时发
生大幅度体积变化。

本文旨在介绍聚n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备
方法以及热致聚集行为。

首先，制备PNIPAM水凝胶的常用方法是自由基聚合法。

将n-异
丙基丙烯酰胺、交联剂和引发剂混合后，在恒温下加热并搅拌反应，
得到PNIPAM水凝胶。

其中，交联剂可以选择N,N’-甲撑二丙烯酰胺、双(甲基丙烯酰氧基)乙烷等；引发剂可以选择过硫酸铵、过硫酸钾等。

其次，PNIPAM水凝胶的热致聚集行为是由于PNIPAM在温度为32℃左右时，由于聚合物链的普遍崩解及亲水性增加而发生溶胀坍塌转变。

研究表明，当PNIPAM水凝胶的温度高于32℃时，水凝胶内部的聚合物链崩解，水凝胶体积减小；当温度低于32℃时，PNIPAM水凝胶内部的
聚合物链重新聚集，水凝胶体积增加。

综上所述，PNIPAM水凝胶的制备及热致聚集行为是研究PNIPAM
材料智能响应性能的关键。

通过PNIPAM水凝胶的研究和应用，不仅能
为智能材料的制备提供重要参考，也对生物医学和纳米材料领域的应
用具有广泛的潜力。

磁性能可控的聚(N-异丙基丙烯酰胺)基纳米复合水凝胶的制备与表征王益亨;夏梦阁;武永涛;朱美芳【摘要】以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体、焦磷酸钠改性的无机锂皂石(Clay-S)为物理交联剂,制备了温敏性的纳米复合水凝胶(NC gels),通过原位化学沉淀法引入Fe3O4纳米粒子,制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)基磁性纳米复合水凝胶(MNC gels).使用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)、差示扫描量热分析(DSC)、综合物性测量系统(PPMS)等测试方法表征了凝胶网络的结构形态、磁性粒子的晶型及其分布、凝胶的温敏性和磁性能.重点研究了制备过程中的浸泡液铁盐浓度、预聚液的单体浓度及黏土含量对凝胶磁性能的影响,并对上述影响因素进行了分析和模拟.结果表明:MNC gels同时具有温敏性和磁敏性,且其磁性能受浸泡液铁盐浓度、预聚液的单体浓度及黏土含量影响;根据影响因素显著性水平建立了可预测MNC gels磁性能的模型,使磁性能的可控制备成为可能.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2015(028)001【总页数】8页(P32-39)【关键词】纳米复合水凝胶;磁性能可控;原位化学沉淀法【作者】王益亨;夏梦阁;武永涛;朱美芳【作者单位】东华大学材料科学与工程学院,纤维材料改性国家重点实验室,上海201620;东华大学材料科学与工程学院,纤维材料改性国家重点实验室,上海201620;东华大学材料科学与工程学院,纤维材料改性国家重点实验室,上海201620;东华大学材料科学与工程学院,纤维材料改性国家重点实验室,上海201620【正文语种】中文【中图分类】O648Key words：nanocomposite hydrogel；controllable magnetic property；in －situchemicalco－precipitation作为高分子材料科学的重要发展方向，有机－无机杂化技术日益受到重视，其中以无机黏土片做为交联点的纳米复合水凝胶（NC gels）因其良好的力学性能、高透光性、优异的溶胀性能和生物相容性［1］，被广泛应用在传感器［2］、细胞分离［3］及生物医用材料［4］等领域。

温度敏感高分子凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺（Poly N-isopropylacrylamide，PNIPAAm）具有以下功能和特点：
1. 温度响应性：PNIPAAm凝胶在温度变化下呈现可逆的相变行为。

在低温下，PNIPAAm凝胶水合能力较高，保持水溶性状态。

而当温度超过其临界溶解温度（约32°C），PNIPAAm凝胶发生体积相变，由水溶性转变为水疏水性，形成凝胶结构。

2. 温度控制释放：由于PNIPAAm凝胶对温度的敏感性，可以通过调节温度来实现控制释放的功能。

当温度超过临界溶解温度时，PNIPAAm凝胶结构膨胀开放，释放所包含的药物或活性物质；而在低温下，PNIPAAm凝胶结构收缩闭合，实现药物的保持和控制释放。

3. 细胞培养和生物医学应用：PNIPAAm凝胶具有生物相容性和可降解性，可以提供良好的细胞附着和生长环境，用于细胞培养和组织工程等领域。

此外，PNIPAAm凝胶还可用于药物传递系统、人工人体器官、生物传感器等生物医学应用中。

4. 透明性和可调节性：PNIPAAm凝胶具有透明性，可以透过观察和光学测量等手段进行研究和监测。

此外，通过调节PNIPAAm凝胶的交联程度、粒径等参数，可以调节其凝胶性质和响应性能，实现不同需求下的功能优化。

需要注意的是，PNIPAAm凝胶的具体性能和应用还取决于其结构设计、交联方式、分子量等因素的影响。

因此，在具体应用中，需要根据实际需求进行合理设计和优化。

温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的制备与性能表征——推荐一个高分子化学综合实验温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的制备与性能表征——推荐一个高分子化学综合实验引言温敏性水凝胶是一种具有特殊性质的高分子材料，能够根据环境温度的变化而改变其物理性质。

其中，聚N-异丙基丙烯酰胺是一种应用广泛的温敏性材料，具有优异的可控性和反应灵敏性。

本实验旨在通过简单的合成方法制备温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺，并通过一系列性能表征实验来评估其温敏性能和应用潜力。

1. 实验原理和设计1.1 聚N-异丙基丙烯酰胺合成原理聚N-异丙基丙烯酰胺是通过自由基聚合反应制备的。

在本实验中，我们将使用过硫酸铵作为引发剂，在N，N-二甲基甲酰胺溶剂中与单体异丙基丙烯酰胺共同反应。

1.2 实验设计本实验分为以下几个部分：(1) 单体异丙基丙烯酰胺的纯化和准备。

(2) 引发剂过硫酸铵的溶解处理。

(3) 反应体系的配制。

(4) 热聚合反应条件的确定。

(5) 聚合物温敏性能和结构表征的实验。

2. 实验步骤和操作2.1 单体异丙基丙烯酰胺的纯化和准备首先，我们需要将商购得的异丙基丙烯酰胺进行纯化。

将购得的异丙基丙烯酰胺加入到硅胶柱中，并用乙酸乙酯进行洗脱。

收集洗脱溶液，并进行旋蒸。

2.2 引发剂过硫酸铵的溶解处理取适量的过硫酸铵溶解于适量的去离子水中。

注意过硫酸铵的量不宜过多，以免引起强烈剧烈的聚合反应。

2.3 反应体系的配制将纯化后的异丙基丙烯酰胺和溶解了的过硫酸铵按照一定的比例混合，得到反应体系。

2.4 热聚合反应条件的确定将反应体系置于油浴中，进行加热反应。

根据实验要求，确定最适合的反应温度和时间，并进行相应的实验。

2.5 聚合物温敏性能和结构表征的实验制备好的聚合物样品可以进行一系列性能表征实验，如温敏性实验、失重实验、粘度实验、红外光谱分析和扫描电子显微镜观察等。

3. 结果与讨论根据实验操作和测量结果，得到了关于温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺的性能数据和结构信息。

聚N异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究论文本科生毕业论文（设计）题目聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究学院理学院专业班级应用化学（化学生物）学生姓名指导教师撰写日期：2012 年 5 月 12日聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究摘要水凝胶是一种亲水但不溶于水，具有交联三维网络结构的高分子聚合物，具有一定条件下的溶胀/退溶胀行为，同时具有输送和渗透性、能量转换、吸附分离、生物相容性等功能。

根据水凝胶对外界刺激的应答情况，水凝胶可分为传统凝胶和环境敏感型凝胶。

温敏性高分子水凝胶是研究最多，也是最重要的一类敏感性高分子水凝胶体系。

聚N-异丙基丙烯酰胺(PINPAm)的低临界溶解温度（LCST）约33.2℃。

PNIPAm具有良好的双亲性，且其相变温度在人的生理温度附近且略高于环境温度，且通过加入多种类单体控制其LCST，兼有易于控制、易于改性等优良特性，成为目前研究最热的一类热缩性温敏凝胶。

PNIPAm水凝胶制备分别探讨了：（1）用不同量的引发剂过硫酸铵(APS)对水凝胶形成的影响；（2）反应温度分别为低温(低于5度)、20度、30度、40度对水凝胶形成的影响。

所制备的PNIPAm水凝胶分别测定了相转变温度(LCST)和凝胶溶胀率(SR)。

结果表明引发剂量用量增多时水凝胶形成反应时间变短；反应温度升高水凝胶外观出现由无色透明凝胶----乳白半透明凝胶-----乳白色凝胶-----乳白色且无固定形态凝胶的变化。

低温生成的水凝胶相转变温度(LCST)在33度到34度之间，水凝胶体积发生不连续收缩现象；交联剂N,N-亚甲基双丙烯酞胺(BIS)使用量越多溶胀率越小。

关键词：温敏性水凝胶；PNIPAm水凝胶；制备；性质Preparation and the properties of hydrogel PINPAmAbstractThe hydrogel is a kind of hydrophilic system but insoluble in water, has a cross-linked three-dimensional network structure of the polymer, with certain conditions swelling / deswelling behavior, at the same time having a conveying and permeability, energy conversion, adsorption separation, biocompatibility and other functions. According to the outside stimuli response, hydrogel can be divided into traditional and environmentally sensitive gel. Temperature sensitive hydrogel is the most studied, is also one of the most important sensitive polymer hydrogel system. PNIPAm is a classic temperature sensitive hydrogel with lower critical solution temperature (LCST) about 33.2°C closed human body temperature, its phase transition temperature is under the human physiological temperature 2-3°C and slightly higher than the ambient temperature. PNIPAm is amphiphile polymer and easy modification by adding other monomers to control its LCST. Due to the properties easy control and modification, PNIPAm is one of the most attractive environmentally sensitive hydrogel with thermo-shrinkable temperature sensitive hydrogel.In this paper the preperation of PNIPAm hydrogel was investigated with different amounts of the initiator ammonium persulfate(APS) and the reaction temperature which were at under 5°C, 20°C, 30°C, 40°C respectively. And the properties of PNIPAm hydrogel phase transition temperature (LCST) and hydrogel swelling rate (SR) were observed. The experimental results showed that hydrogel formation reaction time becomes shorter with the incressing amounts of APS. The appearance of hydrogel obtained were very different in different reaction temperature: gel is colorless and transparent (under 5°C),shallow slightly milky and semitransparent gel (at 20°C), milky and non-transparent gel, plaster (without fixed shape and non-transparent, maybe microgel). The sample formation under 5°C showed the volume shrinkage phenomenon in the range of 33-34°C. And the amount of crosslinking agent N, N - methylene bis propylene phthalein amine ( BIS ) used in the formation of hydrogel, the hydrogel’s swelling rate was small.Key words: temperature sensitive hydrogel; PNIPAm hydrogel; preparation; properaties目录1绪论 (1)1.1水凝胶与智能水凝胶 (1)1.2温敏性水凝胶 (2)1.3水凝胶应用前景及展望 (3)2实验 (5)2.1实验制备与性质研究试剂 (5)2.2实验仪器 (5)2.3制备与性质研究 (5)2.3.1制备 (5)（1）引发剂（APS）量不同的无孔PNIPAm 水凝胶的合成 (5)（2）不同温度的无孔PNIPAm水凝胶的合成 (6)2.3.2性质研究 (6)（1）相转变温度(L C S T)的测定...............................................................6（2）凝胶溶胀率(SR) (6)3实验结果与讨论 (8)3.1制备 (8)3.1.1 不同引发剂（APS）量不同的无孔PNIPAm水凝胶的合成（温度为室温或低温） (8)3.1.2 不同温度的无孔PNIPAm水凝胶的合成 (9)3.2性质 (10)3.2.1胶体的温敏性 (10)（1）胶体生成时反应温度为低温（冰水浴中） (10)（2）胶体生成时反应温度为20度………………………………………………………10 3.2.2凝胶溶胀率(SR) (11)（1）胶体生成时反应温度为低温（冰水浴中） (11)（2）胶体生成时反应温度为20度............................................................14（3）胶体生成时反应温度为低温和20度的对比 (17)4结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1 绪论1.1水凝胶与智能水凝胶水凝胶是一种亲水但不溶于水，具有交联三维网络结构的高分子聚合物，具有一定条件下的溶胀/退溶胀行为，同时具有输送和渗透性、能量转换、吸附分离、生物相容性等功能。