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温度敏感性高分子材料的合成以及在智能膜材料中的应用

田晓冬  
【摘要】: 温度敏感性高分子聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)在水溶液中有较低临界溶液温度(LCST)。本课题采用两种新型温度敏感性单体,四氢呋喃丙烯酰胺(THFAA)和四氢呋喃甲基丙烯酰胺(THFMA),均聚合成具有良好的亲水性并且其较低临界溶液温度高于PNIPAAm的两种聚合物。同时,分别采用THFAA,THFMA与N-异丙基丙烯酰胺进行自由基共聚合,研究共聚物的组成对共聚物较低临界溶液温度的影响。结果表明,采用两种温度敏感性单体共聚能有效的改变共聚物的较低临界溶解温度,通过改变聚合时两种单体的摩尔配比制备共聚物P(NIPAAm-co-THFAA)及P(NIPAAm-co-THFMA),可以实现较低临界溶解温度的可控调节。 采用乳液聚合法使亲水的NIPAAm单体在交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺的作用下,与电负性的阴离子2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸、丙烯酸单体共聚制备温敏性微凝胶。共聚后的微凝胶保留温度敏感性的同时对PH的变化有一定的响应性。微凝胶通过静电自组装接枝改性聚苯胺,反应后的微凝胶.聚苯胺复合微球具有温度敏感性,对PH值有一定响应性,同时还表现出与聚苯胺一致的对质子酸的响应特性。 本文还进一步对温度敏感性高分子材料在智能分离膜材料中的应用进行了研究。首先采用等离子体诱导填孔接枝法在聚碳酸酯径迹蚀刻膜上成功的接枝PNIPAAm凝胶,得到具有温度敏感性PNIPAAm接枝聚碳酸酯径迹蚀刻膜。结果表明,通过等离子体处理填孔接枝的方法可以在膜的表面以及膜的孔径内部发生均匀地接枝反应。接枝在膜表面以及孔内的PNIPAAm凝胶在低于LCST的温度下处于溶胀状态,在高于LCST的温度下处于收缩状态,由于膜孔内接枝物的体积变化而表现出显著的温敏开关特性。随着温度从25℃增加到40℃,PNIPAAm-g-PCTE膜表面的接触角从65°增加到92.4°。PNIPAAm-g-PCTE膜水通量的温敏开关特性主要取决于膜孔径的变化,而不是膜表面亲水性的改变。


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