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稀土离子和聚酰胺类高分子微凝胶颗粒相互作用的研究

赵海峰  
【摘要】: 聚N-异丙基丙烯烯胺(PNIPAM)微凝胶作为一种温度敏感性智能材料,近年来在应用中越来越受到人们的重视。目前,一部分工作集中在微凝胶响应机制的理论解释,另一部分则通过NIPAM与其它单体的共聚,以期实现对材料的改性,从而获得多重敏感性的功能微凝胶,以拓宽其在相关领域中的应用。 首先通过沉淀聚合法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)(P(NIPAM-co-AAc))微凝胶颗粒,在此基础上引入具有光、电、磁性能的稀土离子(Tb、Eu)与其配位,以得到具有紫外光、温度和pH响应性的新型高分子载体,并针对聚N-异丙基丙烯酰胺-稀土配合物的光、热和pH性能开展研究。 通过控制交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)的用量,可制备不同形态的凝胶颗粒。其中当交联剂Bis用量为NIPAM单体的10%时,制得了大小均一、单分散较好的微凝胶颗粒。P(NIPAM-co-AAc)微凝胶兼具了温敏性单体NIPAM及离子型单体AAc的性能,并显示出了温度及pH敏感性。微凝胶的温敏特征量LCST的大小与AAc的质量分数有关,增大AAc的用量使微凝胶的LCST增大;另外,微凝胶的pH敏感性随AAc用量的增加而显著提高。 以聚N-异丙基丙烯酰胺-稀土配合物的光、热和pH性质为研究目标,利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、Zeta电位分析仪器(ZETA)、红外光谱(IR)、紫外可见光谱(UV)和荧光光谱(FL)对P(NIPAM-co-AAc)微凝胶颗粒分别与两种稀土离子(Tb、Eu)所获得的配合物进行了光、热和pH性质的研究,结果发现: P(NIPAM-co-AAc)微凝胶颗粒和Tb(III)之间发生了有效的能量传递,明显增强了Tb(III)的特征荧光发射,其能量传递效率达到40%,另外,该复配微凝胶具有温敏性和pH响应性;同时发现P(NIPAM-co-AAc)微凝胶颗粒和Eu(Ⅲ)之间也能发生能量传递,对Eu(Ⅲ)的特征荧光发射和基体高分子的发射均可增强,该复配微凝胶颗粒亦具有明显的温敏性。


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