热敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)类材料的研究

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。

聚(N-异丙基丙烯酰胺)类热敏材料的研究进展
胡晖;范晓东
【期刊名称】《功能高分子学报》
【年(卷),期】2000(013)004
【摘要】从均聚物、共聚物及接枝改性三方面对聚(N-异丙基丙烯酰胺)类热敏高分子材料的最新研究进展进行了综述.简述了其热敏机理以及这种热敏材料在生物医学工程中的应用.
【总页数】8页(P461-468)
【作者】胡晖;范晓东
【作者单位】西北工业大学化学工程系,陕西,西安,710072;西北工业大学化学工程系,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】O63
【相关文献】
1.聚N-异丙基丙烯酰胺复合材料的研究进展 [J], 李珍;叶心亮;谢宝君;罗颖;董先明
2.交联聚(N-异丙基丙烯酰胺)/(海藻酸钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺))半互穿网络水凝胶的制备及其溶胀性能 [J], 张高奇;查刘生;梁伯润
3.聚(N-异丙基丙烯酰胺)类材料的应用 [J], 邓字巍;易昌凤;徐祖顺
4.核交联聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-N,N-二甲基丙烯酰胺)-b-聚己内酯胶束及紫杉醇的温敏控制释放行为(英文) [J], 蔡晴;张磊;杨晶;金日光
5.微波法制备聚(苯乙烯-N-异丙基丙烯酰胺)热敏性微球 [J], 邓字巍;胡晓熙;李磊;易昌凤;徐祖顺
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温敏性高分子材料的合成与性能研究温敏性高分子材料是一类具有特殊性质的材料，其性能可以由温度变化而改变。

这种材料具有广泛的应用前景，如药物缓释、生物传感、智能纳米器件等。

为了满足不同应用领域的需求，研究人员一直在努力合成具有不同性能的温敏性高分子材料。

在温敏性高分子材料的合成中，聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是最常用的材料之一。

PNIPAM具有独特的热响应性质，其在低温下呈溶胶状态，在高温下则形成胶体凝胶。

这种特性使得PNIPAM在药物缓释中具有巨大的应用潜力。

为了改善PNIPAM的温敏性能，研究人员不断通过合成方法的改进来提高材料的性能。

例如，通过聚合反应中添加交联剂，可以提高PNIPAM的热稳定性和力学性能。

此外，还可以通过化学修饰PNIPAM分子的末端基团，改变材料的温敏性能。

除了PNIPAM，还有其他温敏性高分子材料的合成和性能研究。

例如，聚丙烯酸钠（PAA）是一种具有温敏性的材料，具有优良的溶胀性质。

PAA在低温下呈现溶胶态，而在高温下形成凝胶。

这种性质使得PAA在智能纳米器件中具有广泛的应用前景。

为了进一步探索温敏性高分子材料的性能，研究人员还结合了其他材料来进行合成。

例如，将金属纳米粒子引入温敏性高分子材料中，可以调节材料的电学性能，并赋予材料新的性质。

此外，研究人员还研究了温敏性高分子材料在生物传感中的应用。

通过引入具有特定识别性的分子，可以实现对生物分子的高选择性检测。

在温敏性高分子材料的合成与性能研究中，近年来出现了一些新的技术和方法。

例如，利用激光技术可以实现对材料的精确控制。

通过激光光束的聚焦，可以在微观尺度上进行材料的合成和改性。

此外，纳米技术也为温敏性高分子材料的研究提供了新的思路。

通过调控纳米颗粒的形貌和组成，可以改变材料的光学、电学和磁学性能。

总的来说，温敏性高分子材料的合成与性能研究是一个前沿而有挑战性的领域。

通过不断改进合成方法和研究新的应用领域，可以使这类材料更好地服务于人类的需求。

第19卷第3期2001年9月胶体与聚合物Ch inese Jou rnal of Co llo id&po lym erV o l.19　N o.3Sep.2001N-异丙基丙烯酰胺共聚物的温度敏感性研究Ξ陈　瑜　陈明清ΞΞ　刘晓亚　杨　成(江南大学化学与材料工程学院,无锡,214036)摘　要　通过自由基聚合合成了N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸的共聚物。

研究了甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的加入对聚N-异丙烯酰胺温度敏感性的影响,并考察了溶液中盐浓度和pH对共聚物温度敏感性的影响。

关键词　聚N-异丙基丙烯酰胺;温度敏感性;pH敏感性聚N-异丙基丙烯酰胺(PN IPAAm)是一种具有温度敏感性的聚合物,当温度加热至其水溶液的低临界溶解温度(L CST)之上时,PN IPAAm会与水发生相分离,导致其水溶液混浊[1]。

这种温敏性聚合物已被用来制成凝胶[2]、微球[3]等,并广泛地应用于药物输送、生物活性分子分离[4]、催化[5]等领域。

用N IPAAm和其它单体共聚合成功能性高分子材料在化学、材料、生物技术等研究领域有着广阔的应用前景。

本文用N IPAAm与甲基丙烯酸甲酯(MM A)及甲基丙烯酸(M AA)进行自由基共聚合成温敏性共聚物,研究其水溶液的相分离温度,并考察了添加盐和改变pH值对其影响。

1　实验部分1.1　试剂及仪器11111　试剂　甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸(化学纯,中国医药上海化学试剂公司生产)经减压蒸馏提纯。

N-异丙基丙烯酰胺(日本兴人株式会社生产)经正已烷重结晶提纯。

偶氮二异丁腈(A I BN,日本和光株式会社生产)经乙醇重结晶提纯。

其它试剂和药品均为分析纯。

11112　仪器　U V-100紫外-可见分光光度计(北京瑞利分析仪器公司),PH S-3C酸度计(上海雷磁仪器厂),A gilen t1100凝胶色谱(A gilen t T echno logies Co,L td)。

N-异丙基丙烯酰胺类共聚物温敏性研究作者：刘文博， 王国明， 蔡晴， 金日光， LIU Wenbo， WANG Guoming， CAI Qing， JIN Riguang作者单位：北京化工大学材料科学与工程学院,北京市高分子材料制备与加工重点实验室,北京,100029刊名：高分子学报英文刊名：ACTA POLYMERICA SINICA年，卷(期)：2008，(12)被引用次数：1次1.Kaneko Y.Yoshida R.Sakai K.Sakurai Y Okano T查看详情 19952.Chung J E.Yokoyama M.Aoyagi T.Sakurai Y Okano T查看详情 19983.Wei H.Zhang X Z.Cheng C.Cheng S X Zhuo R X查看详情 20074.Liu S Q.Tong Y W.Yang Y Y查看详情 20055.Masamichi N.Teruo O.Takanari M.Fukashi K Kiyotaka S Masayuki Y查看详情 20066.Chilkoti A.Dreher M R.Meyer D E.Raucher D查看详情 20027.Lukyanov A N.Gao Z G.Tochilin V P查看详情 20038.Rosler A.Vandermeulen G W M.Klok H-A查看详情 20019.Lo C L.Huang C K.Lin K M.Hsiue G查看详情 200710.Beers K L.Gaynor S G.Matyjaszewski K查看详情 199811.Fundueanu G.Constantin M.Bortolotti F.Ascenzi P Cortesi R Menegatti E查看详情 200512.Kim E J.Cho S H.Yuk S H查看详情 200113.Fundueanu G.Constantin M.Bortolotti F.Cortesi R Ascenzi P Menegatti E查看详情 20071.期刊论文周礼.鲁智勇.张熙.代华.ZHOU Li.LU Zhi-yong.ZHANG Xi.DAI Hua N-异丙基丙烯酰胺共聚物的温敏性-高分子材料科学与工程2006,22(2)采用自由基水溶液聚合方法制备出了N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)温敏共聚物P(AM-NIPA);首次在P(AM-NIPA)结构中引入丙烯酸钠(NaAA)单体结构单元,合成了离子型共聚物P(AM-NIPA-NaAA);考察了共聚物P(AM-NIPA)和P(AM-NIPA-NaAA)溶液温敏性的影响因素;分别采用荧光光谱分析法以及乌氏黏度计稀释法对共聚物溶液温敏机理进行了研究.结果表明,不同共聚单体的配比以及单体含量对共聚物溶液低临界溶解温度(LCST)均有显著影响;当温度高于共聚物低临界溶解温度时,共聚物分子链上的疏水基团的缔合作用增强,导致疏水聚集结构的形成,聚合物分子链发生去溶剂化作用,在共聚物稀溶液中表现为线团收缩,在共聚物亚浓溶液中表现为共聚物分子间聚集发生相分离.2.学位论文刘瑞雪具有温敏性的N-异丙基丙烯酰胺共聚物的合成及性能研究2002聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)是一类重要的温敏性聚合物,其水溶液表现出灵敏的温度响应性:在32℃左右有一低临界溶液温度(即相变温度,1ower critical solution temperature,简LCST).当溶液温度高于LCST时,PNIPAm在水中的构象由舒展的亲水线团转变为紧缩的疏水球粒状,而当温度降低到LCST以下时,沉淀的PNIPAm又能迅速溶解.PNIPAm的这种性质己被广泛应用于生物医学领域,如酶的固定,释放药物的温控开关功能.该论文主要研究了端基双烷基基团疏水修饰的PNIPAm的合成、水溶液性质、PNIPAm亲水链的长度对聚集体形态的影响及通过亲水化修饰后对PNIPAm的LCST调节等.3.期刊论文朱东雨.郭建维.梁利岩.罗建新.李欢.吕满庚.ZHU Dongyu.GUO Jianwei.LIANG Liyan.LUO Jianxin.LI Huan.L(U) Mangeng含金刚烷基的N-异丙基丙烯酰胺共聚物水凝胶的制备和性能研究-高分子学报2010(7)合成了含金刚烷基的甲基丙烯酸金刚烷酯(AdMA)疏水单体,并通过与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚,制备了温敏性的(P(NIPAM-co-AdMA))共聚物水凝胶.用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征了凝胶的化学结构,用环境扫描电镜(ESEM)对凝胶断层结构的形貌进行了观察,用DSC测试了凝胶的体积相转变温度(LCST),并研究了共聚水凝胶的溶胀性能.结果表明,共聚物水凝胶的LCST能够高效地通过改变疏水单体的含量来调节,在实验所考察的范围内,LCST随AdMA含量的增加而线性降低;疏水单体的含量对凝胶的孔洞结构和溶胀性能存在一最优值,在最优的单体配比下,水凝胶具有均匀规整的大孔结构和超快的响应速率.如疏水单体含量为3%(AdMA∶NIPAM3%)的共聚物水凝胶具有如渔网般均匀的多孔结构,当发生去溶胀时,在5 min内就可以失去92%的水,不到10 min的时间就可以完全达到去溶胀平衡,水保留率在4%以下.4.期刊论文马晓梅.唐小真.MA Xiaomei.TANG Xiaozhen侧链含不同功能性羟基的温敏性N-异丙基丙烯酰胺共聚物微凝胶的制备及性能比较-高分子学报2006(8)选择含有活性羟基的亲水单体多缩乙二醇单甲基丙烯酸酯(PEGMA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA),分别和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)交联共聚,制备了侧链含有功能性羟基、链长不同的温敏性微凝胶.研究发现,亲水单体HEMA和PEGMA的引入对微凝胶的去溶胀性能有不同的影响,PEGMA的引入使得微凝胶的体积相转变温度升高,微凝胶的去溶胀比随着PEGMA投料比的增加而降低.而HEMA的引入使得微凝胶的体积相转变温度降低;微凝胶的去溶胀比随着HEMA投料比的增加先是增加然后降低,当HEMA的投料比为8 mol%时,去溶胀比达到最大.5.学位论文周礼具有温度敏感性的N-异丙基丙烯酰胺基共聚物的合成与性能研究2006本文首次采用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)作为性能调节单体，选用具有高反应活性的丙烯酰胺(AM)为共聚单体，采用自由基水溶液聚合方法制备出了N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)基温敏水溶性共聚物P(NIPAM-AM-HEMA)，并在P(NIPAM-AM—HEMA)结构中引入第四单体丙烯酸钠(NaAA)，合成了离子型共聚物P(NIPAM-AM-HEMA-NaAA)。

以PNIPAm系凝胶为载体的复合相变材料的制备和研究的开题报告一、研究背景相变材料是指在温度、压力等条件下发生相变时所释放或吸收的相变潜热，广泛应用于节能、热管理、环境保护等领域。

近年来，相变材料在生物医药、食品加工等领域的应用也逐渐增多。

PNIPAm（聚N-异丙基丙烯酰胺）是一种热敏性聚合物，具有温度敏感响应，其相变温度与其水合作用密切相关。

作为一种具有普遍可塑性的高分子材料，PNIPAm可以与其它物质制备成为新型纳米复合材料、凝胶材料，能够实现的功能也很多，并已在生物医药、智能材料、环境监测等领域得到广泛应用。

二、研究内容本文采用PNIPAm凝胶作为载体，将其与相变材料进行复合制备。

以其在相变过程中的吸热性质为特征，研制出一种新型复合相变材料，具有热响应和调节特性，能够在一定温度范围内向生物医药、食品加工等领域拓展。

具体研究内容如下：1. PNIPAm凝胶的制备及表征通过有机化学合成方法制备PNIPAm凝胶，并采用热重分析、差示扫描量热、红外光谱等手段对其进行表征。

2. 相变材料的选择和制备对几种常见的相变材料进行筛选，并制备成挥发性组分（VOCs）吸附材料。

利用差示扫描量热分析和红外光谱等方法对其进行表征。

3. 复合相变材料的制备和表征将PNIPAm凝胶和相变材料进行复合，制备成复合相变材料。

通过差示扫描量热和红外光谱等手段对其表征，并研究其在温度变化时的相变特性。

4. 应用研究将制备的复合相变材料应用于生物医药、食品加工等领域，并探讨其应用前景和价值。

三、研究意义本研究的意义在于：1. 探究PNIPAm凝胶在复合相变材料中的作用。

2. 通过相变材料对PNIPAm凝胶的温度响应进行调节，得到具有热响应和调节特性的新型复合相变材料。

3. 探索复合相变材料在生物医药、食品加工等领域的应用前景和价值，为相关领域的研究和产品开发提供新的思路和方法。

聚n异丙基丙烯酰胺加工方法一、研究背景聚n异丙基丙烯酰胺（Poly-N-Isopropylacrylamide，PNIPAM）是一种具有温敏性的聚合物，在室温下可形成具有快速响应性的胶体粒子和凝胶。

PNIPAM的温敏性质使得它在生物医学、环境保护和化学工业等领域有着广泛的应用。

然而，由于PNIPAM的分子量、分布和合成方法等问题，其加工产物的品质、性能和应用范围等方面还不够完善。

二、加工方法当前PNIPAM的加工方法主要有两种：自由基聚合和离子聚合。

其中离子聚合可以通过控制聚合的反应速率和生成的活性基团的性质来控制PNIPAM的化学结构和分子量分布。

但是离子聚合的缺陷是需要较长的聚合时间，且有时会受到酸碱度和温度的影响。

自由基聚合是一种常见的PNIPAM加工方法，它通过引入自由基引发剂来将PNIPAM单体聚合成高分子。

自由基聚合的过程中需要控制温度和氧气的氧化影响，以免影响PNIPAM的聚合度和分子量分布。

此外，自由基聚合还需要使用反应溶剂，如水、甲醇、二甲基亚砜等，以促进PNIPAM单体的溶解和反应。

在PNIPAM的加工过程中，加入适当的共聚物可以调节PNIPAM的结构和性能，例如可以通过掺杂苯乙烯单体来增强PNIPAM的力学强度和耐磨性，或者掺入丙烯酸单体来增强PNIPAM的亲水性和吸附性。

三、产品性能PNIPAM的温敏性让它在许多领域都有着广泛的应用。

例如，PNIPAM可以用于粘合材料、生物传感器、微流控芯片和生物成像等方面。

此外，PNIPAM的温敏性也使它成为一种优秀的药物载体材料，可以将药物包装在PNIPAM粒子中，通过温度调控PNIPAM粒子的溶解度和释放速度。

PNIPAM的应用还涉及到环境保护领域，例如可以将PNIPAM用于膜分离、水处理、污染物检测和催化反应等方面。

此外，PNIPAM还可以用于生物医学领域，例如可以将PNIPAM用于人工关节、组织工程和药物开发等方面。

四、结论PNIPAM作为一种优秀的温敏性聚合物材料，其加工方法和产品性能方面还有待进一步研究和完善。

分散聚合法合成聚(N-异丙基丙烯酰胺)温敏性微凝胶的开题报告一、研究背景和意义随着生物技术和医学领域的发展，温敏性微凝胶在药物传输、细胞培养和组织工程等方面的应用越来越广泛。

聚(N-异丙基丙烯酰胺)（PNIPAM）是一种经典的温敏性材料，其在带电荷基团存在的情况下可通过分散聚合法制备微凝胶。

目前，分散聚合法已被广泛应用于合成各种高分子微粒，其方法具有操作简单、反应条件温和、产率高等优点。

因此，研究PNIPAM的分散聚合法合成温敏性微凝胶具有重要的理论和应用价值。

本课题旨在研究PNIPAM的分散聚合法合成温敏性微凝胶的制备和性能，并评估其在药物传输和生物医学领域的应用前景。

二、研究内容和技术路线1. 研究PNIPAM的分散聚合法合成温敏性微凝胶的制备条件，包括合成温度、反应时间、初始单体浓度、引发剂种类和浓度等因素的影响。

2. 采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）等手段对合成的微凝胶进行表征。

3. 考察PNIPAM微凝胶的温度响应性能和药物释放性能，探究其在药物传输和生物医学领域应用的潜力。

技术路线：(1) 制备PNIPAM单体(2) 分散聚合法合成PNIPAM微凝胶(3) 对PNIPAM微凝胶进行表征(4) 评估PNIPAM微凝胶的温度响应性质(5) 评估PNIPAM微凝胶的药物释放行为三、预期成果及进展计划预期成果：(1) 合成PNIPAM的分散聚合法制备温敏性微凝胶的最佳条件(2) 表征PNIPAM微凝胶的物化性质(3) 评估PNIPAM微凝胶在药物传输方面的应用前景进展计划：第一年：制备PNIPAM单体、优化PNIPAM微凝胶的制备条件、对PNIPAM微凝胶进行表征第二年：评估PNIPAM微凝胶的温度响应性质、评估PNIPAM微凝胶的药物释放行为第三年：总结分析实验结果、撰写论文并发表四、研究存在的问题1. PNIPAM的分散聚合法合成温敏性微凝胶的方法还没有被完全研究清楚，需要深入探究制备条件对微凝胶性质的影响。

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。