近紅外光譜法對溫敏性水凝膠相轉變機理的研究.pdf

1、溫敏性水凝膠具有溫度刺激響應的特性，在外界溫度改變至臨界溫度時，會發(fā)生體積相轉變，這一特性被廣泛應用于藥物控釋、組織工程等領域。研究其相轉變機理，對于合成更優(yōu)良的水凝膠及其應用具有至關重要的指導性意義。本論文采用近紅外光譜法對溫敏性水凝膠的相轉變機理進行了研究。
　　首先，通過過硫酸銨(APS)引發(fā)N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)聚合成功合成了溫敏性的聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝膠，并采用掃描電鏡(SEM)和紅外(IR

2、)對其表觀形貌和官能基團進行了表征。結果表明，其表面呈現(xiàn)多孔結構，斷面分層，充滿褶皺。此外，進一步確定了基團在近紅外區(qū)域的譜帶歸屬。
　　其次，采集了PNIPAM水溶液和水凝膠變溫過程的近紅外光譜，并對光譜進行了主成分分析(PCA)、二階導數(shù)分析和多元曲線分辨-交替最小二乘(MCR-ALS)分析，得到N-H、-CH3和-CH2-在升溫和降溫中的變化規(guī)律，并根據(jù)MCR-ALS結果分析了相轉變的原因，分析結果表明水凝膠在升溫和降溫過程

3、中發(fā)生了可逆的相轉變;水凝膠中N-H、-CH3和-CH2-在相轉變開始之前就發(fā)生變化，且親水的N-H比疏水的-CH3和-CH2-變化早，變化速度大，-CH3比-CH2-變化的更早，降溫過程的相轉變是升溫過程的逆過程，但是降溫過程相對于升溫過程，其相轉變溫度滯后。相轉變的原因是升溫導致親水基團與水之間的氫鍵減弱，以及聚合物鏈的構象發(fā)生coil-globule的轉變，相轉變溫度滯后的原因是在升溫過程分子鏈發(fā)生收縮和纏繞，降溫過程纏繞沒有及時