聚n异丙基丙烯酰胺加工方法

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。

第37卷第11期高分子材料科学与工程Vol.37,No.11

2021年11月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGNov.2021

咪唑类离子液体中聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶的体积相变行为

邓亚珍1,刘 壮1,2,巨晓洁1,2,汪 伟1,2,谢 锐1,2,褚良银1,2(1.四川大学化学工程学院;2.四川大学高分子材料工程国家重点实验室,四川成都610065)

摘要:通过热引发的方法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶,对PNIPAM水凝胶进行真空冷冻干燥与溶

剂置换后得到PNIPAM离子液体凝胶。通过扫描电镜(SEM)及温敏平衡体积溶胀实验分别表征了PNIPAM凝胶的微观结构和PNIPAM凝胶在真空干燥前后的离子液体中体积相变行为。SEM结果表明,真空冷冻干燥后的PNIPAM凝胶具有大量微米级网络结构;温敏平衡体积溶胀实验表明,相同温度下PNIPAM离子液体凝胶的平衡体积随着离子液体阳离子上取代烷基的增长而增大,与真空干燥后的离子液体中的体积相变行为相比,在未真空干燥的离子液体中,PNIPAM离子液体凝胶在低温下的平衡体积显著减小、体积溶胀比增大。说明阳离子取代烷基链的增长有利于PNI-

PAM在离子液体中的溶胀,且水分对其体积相变行为有较大影响。

关键词:聚(N-异丙基丙烯酰胺);离子液体;体积相变;凝胶

中图分类号:TQ427.2+6 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2021)11-0001-05

doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2021.0306收稿日期:2021-07-06

基金项目:中国科协青年托举人才计划(2018QNRC001)

通讯联系人:刘壮,主要从事智能材料与膜器件研究,E-mail:liuz@scu.edu.cn

温度响应型水凝胶在生物医药、催化、自驱动材料及传感等多个领域获得了广泛研究[1~5]。但是其在应用过程中存在水分易挥发的问题。根据分散介质的不同,凝胶可分为水凝胶、离子液体凝胶及有机凝胶等[6]。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)是一种常用的温度响应型聚合物材料,有研究指出PNI-PAM交联聚合物在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([C2mim][NTf2])中具有低温体积收缩、高温体积溶胀的体积相变行为[7]。其中离子液体由有机阳离子和无机或有机阴离子构成,具有不同于水和有机溶剂的优异物理化学性质,如不燃烧、蒸汽压低、热稳定性和化学稳定性好、离子电导率高及液程范围宽等优点,因此可以很好地解决水凝胶在敞开环境及高温环境中长时间使用所存在的挥发性问题,同时赋予相变体系良好的离子导电性与热稳定性[8~10],具有一定的研究价值。在PNIPAM离子液体凝胶的应用中,通常有不同的相变温度要求。与PNIPAM聚合物在水中的相变温度的调节类似,对于PNIPAM在离子液体中的相变温度的调节,已有研究者指出可通过将N-异丙

阳离子聚丙烯酰胺生产工艺
阳离子聚丙烯酰胺生产工艺通常采用以下步骤：
1. 原料准备：将所需的丙烯酰胺、异丙醇、过氧化氢、N，N-亚硫酰二甲酰二胺等原料按照一定比例准备好。

2. 反应：将准备好的原料加入反应釜中，在一定温度下进行聚合反应，通常需加入一定量的氧化剂加速反应。

反应时间一般为数小时。

3. 终止反应：当聚合反应完成后，加入一定量的甲醛作为终止剂，停止反应。

4. 沉淀：将反应液中的阳离子聚丙烯酰胺通过脱水、沉淀等方式进行分离。

5. 干燥：将沉淀后的阳离子聚丙烯酰胺通过旋转蒸发、真空干燥等方式进行干燥处理，最终得到产品。

以上是阳离子聚丙烯酰胺生产工艺的基本流程，具体的细节操作会根据不同厂家、产品要求等有所差异。

第47卷 第2期·32·作者简介：康永(1981-)，男，博士研究生，高级工程师,现从事无机非金属材料以及功能化高分子复合材料研究工作。

收稿日期：2020-07-15水凝胶的三维网络交联结构可分为两类：通过共价键形成和通过分子间结合形成。

由前者形成的水凝胶称为化学凝胶，后者称为物理凝胶[1]。

化学凝胶的聚合物链通过共价键交联，这使得聚合物具有一定的溶胀能力。

通常制备的聚合物凝胶属于化学凝胶。

共价键形成的交联结构两种方式：一种是在聚合过程中同时形成交联；另一种是形成线性聚合物，然后通过聚合物反应使它们交联。

前聚合反应它应该是简单的，适用于各种单体，可以通过烯烃与二烯烃的链聚合，或通过多官能化合物的缩合或加成缩合来制备。

后者可以在保持线性聚合物的先进结构和取向的条件下交联，这可以使凝胶成为纤维、膜和任何其他形状[2~3]。

物理凝胶的交联主要由分子间力如范德华力和氢键形成，天然大分子凝胶如多糖和蛋白质属于这一类。

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。

1　实验部分1.1　实验设备主要实验仪器见表1。

表1　实验仪器一览表设备名称设备型号生产厂家玻璃恒温水浴RS6000德国Thremo Electron 公司电热恒温鼓风干燥箱JY3002上海精密科学仪器有限公司电子天平CMT4503深圳新三思材料检测有限公司冷冻干燥机DSC204F1北京松源华兴科技发展有限公司1.2 实验试剂主要实验试剂见表2。

表2　实验试剂一览表仪器名称纯度生产厂家N -异丙基丙烯酰胺（NIPAm ）化学纯上海物竞化工科技有限公司甲叉双丙烯酰胺(BIS)化学纯中科瑞泰生物科技有限公司四甲基乙二胺(TMEDA)化学纯天津市北方天医化学试剂厂过硫酸铵（APS ）分析纯天津市北方天医化学试剂厂1.3　PNIPAm 制备与性质研究1.3.1　PNIPAm 制备聚IV -异丙基丙烯酰胺水凝胶的合成见图1所示。

NIPAM的合成路线改进及应用作者：冯建波来源：《山东工业技术》2016年第16期摘要：NIPAM的全称是N—异丙基丙烯酰胺。

N—异丙基丙烯酰胺的用途主要是用于有机合成，大分子材料制备。

N—异丙基丙烯酰胺的用途有很多，尤其是应用在有机化工方面，由于我国的科学技术不断的发展，对其化学性质也有了更广泛的研究。

本文就是在围绕对N—异丙基丙烯酰胺概念的理解以及它的一些属性，改进N—异丙基丙烯酰胺的合成路线，使其生主成本低，产率高，易于分离和提纯。

关键词：NIPAM；合成线路；改进；产率高DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.16.184N—异丙基丙烯酰胺应用在很多领域，比如温敏薄膜、物料分离、感应件、仿生及医学的应用。

N—异丙基丙烯酰胺的工业价值很大，为此对N—异丙基丙烯酰胺的合成研究越来越多，希望获得廉价生产成本，简单的合成路线，产率高，易于分离和提纯，所以N—异丙基丙烯酰胺的合成线路改进有很重要的意义。

1 NIPAM的概念及属性NIPAM的中文名称是N—异丙基丙烯酰胺。

N—异丙基丙烯酰胺的主要用途是用于合成热敏性材料，可膨胀的水凝胶大分子材料等等。

它是白色晶体，熔点是60℃，沸点是89-92/0.27KPa，最低临界相转变温度在32℃左右，由此我们可知，N—异丙基丙烯酰胺具有特殊的温敏性能。

N—异丙基丙烯酰胺易溶于水，还具有燃烧性，所以在存放的方面要格外的注意。

N—异丙基丙烯酰胺在遇到明火的时候可燃烧爆炸，加热高温可以使它可燃烧放出有毒的烟气，通过人的呼吸和皮肤吸收而中毒。

所以我们对于N—异丙基丙烯酰胺的使用及存放要采取一定安全防护措施，提醒人们注意N—异丙基丙烯酰胺。

在对N—异丙基丙烯酰胺进行合成路线改进的时候，要注意不能把它与强氧化剂放在一起，要注意避免与N—异丙基丙烯酰胺进行皮肤的直接接触，如果不小心与它进行接触，要及时进行清洗，可采用肥皂水和清水进行清理，清理不干净可以就医。