親和溫敏聚合物在雙水相體系中的應(yīng)用

李樹白

摘 要：將異丙基丙烯酰胺單體和丙烯酸隨機(jī)共聚合成了二元線型聚合物，使聚合物既具有了溫度敏感性能又提供了可與金屬離子螯合反應(yīng)的功能基團(tuán)—羧基-COOH。采用水作為聚合反應(yīng)溶劑，氧化-還原體系（APS）為引發(fā)體系，TEMED作為加速劑，來合成聚合物PNIPAAm-co-AAm，得到合成聚合物PNIPAAm-co-AAm最佳化條件，考察了聚合物的得率以及水溶性速率；通過紅外光譜物理性質(zhì)研究；制備得到的溫敏聚合物PNIPAAm-co-AAm具有良好的物理化學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：親和溫敏聚合物 PNIPAAm-co-AAm 制備 表征

中圖分類號：O631.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0074-02

聚-N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAAm），由于其大的分子側(cè)鏈同時具有親水性的酰胺基（-CONH-）和疏水性的異丙基（-CH（CH3）2），使線性PNIPAAm的水溶液具有溫敏性。智能溫敏型高分子可在藥物釋放、固定化酶、物料分離、免疫分析等方面應(yīng)用。該文將異丙基丙烯酰胺單體和丙烯酸隨機(jī)共聚合成了二元線型聚合物，采用自由基水溶液聚合法，考察了聚合物的得率以及水溶性；通過紅外光譜研究其物理特性；制備了溫敏聚合物PNIPAAm-co-AAm。

1 實驗方法

1.1 溫敏聚合物PNIPAAm-co-AAm的制備

在100mL具塞磨口圓底燒瓶中，投入N-異丙基丙烯酰胺（1.0g）和丙烯酸（100mL）溶解在25mL去離子水中，真空脫氣10min，滴加N，N，N，N-四甲基乙二胺（TEMED）（60mL）作為氧化還原加速引發(fā)劑，并且滴加過硫酸銨溶液（10%，w/v，0.6ml）引發(fā)聚合反應(yīng)，通氮氣15min，之后50℃恒溫水浴中密閉反應(yīng)2h。隨后將上層清液輕輕傾出后，加入去離子水（50mL）溶解沉淀。溶清后，50℃恒溫水浴中30min，離心，得到沉淀。上述步驟重復(fù)3次，以去除未反應(yīng)的單體。最后一次沉淀中可加入0.2moL/L NaCl來鹽析。50℃真空干燥，計算產(chǎn)率和測試水溶性。

1.2 溫敏聚合物PNIPAAm-co-AAm性能表征

1.2.1 特性粘數(shù)的測定

參照國標(biāo)GB/T1632-93特性粘數(shù)測定。

1.2.2 PNIPAAm-co-AAm的紅外FT-IR的表征

在500～4 000/cm的范圍內(nèi)，測定單體以及PNIPAAm-co-AAm的FT-IR紅外吸收。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫敏聚合物PNIPAAm-co-AAm的合成

單體NIPAAm和AAm均易溶于水，因此以水作反應(yīng)溶劑，APS作為引發(fā)劑和TEMED作為引發(fā)加速劑，制備得到PNIPAAm-co-AAm。50℃水浴中，NaCl溶液來促進(jìn)聚合物的沉淀，多次離心回收得到PNIPAAm-co-AAm，收率為 89.7%，并且水溶性實驗結(jié)果可以看出，PNIPAAm-co-AAm具有很好的水溶性，反應(yīng)原理見圖1。

2.2 溫敏聚合物PNIPAAm-co-AAm特性粘度表征

衡量聚合物性能的重要指標(biāo)之一是聚合物分子量及分子量分布。通過粘度法測定了PNIPAAm-co-AAm的特性粘數(shù)，來研究不同實驗條件對PNIPAAm-co-AAm分子量的影響。根據(jù)Mark-Houwink方程：[η]=KMα（參數(shù)K、α值是通過其他分子量測定法來校正制定的）。PNIPAAm類的聚合物的相對分子質(zhì)量與特性粘數(shù)是呈正比關(guān)系。由圖2可知，lnηr/C～C、ηsp/C～C曲線方程為Y=-1900.6X+124.81和Y=6507X+123.32，兩條擬和曲線的標(biāo)準(zhǔn)差分別為R2=0.8525和R2=0.9232并且兩條直線會在縱坐標(biāo)相交于某一點，計算可得PNIPAAm-co-AAm的特性粘數(shù)為124.06。

2.3 溫敏聚合物PNIPAAm-co-AAm紅外表征

對NIPAm單體、丙烯酸單體、PNIPAAm-co-AAm進(jìn)行了紅外表征。如圖3所示，PNIPAAm-co-AAm具有以下的特征譜圖：3 434 l cm為仲酰胺（-NH）伸縮振動峰，1 649 l cm和1 547 l cm為酰胺I（C=O）及酰胺II（CO-NH-），異丙基上雙甲基的對稱變形振動耦合分裂而成的雙峰分別為1 3 88 l cm和1 3 68 l cm，異丙基的骨架振動峰分別為1 1 72 l cm和1 130 l cm。羧酸中（-OH）伸縮振動峰分別在3 063 l cm和2 661 l cm附近，羧酸中羰基（-C=O）的伸縮振動峰在1 724 l cm附近。經(jīng)PNIPAAm-co-AAm與NIPAm單體和丙烯酸單體紅外特征吸收譜圖比較，發(fā)現(xiàn)在1 622 l cm的雙鍵（C=C）以及1 434 l cm的CH2=CH-特征吸收峰沒有出現(xiàn)，而在PNIPAAm-co-AAm的紅外圖譜中在1 724 l cm附近出現(xiàn)了羧酸-COOH的特征峰，表明單體已經(jīng)發(fā)生聚合，且共聚物中含有羧基-COOH結(jié)構(gòu)，即得到了目標(biāo)聚合物。

3 結(jié)語

采用了自由基水溶液聚合法成功合成了PNIPAAm-co-AAm聚合物，并且具有良好的水溶性，其特性粘數(shù)[η]為124.06，產(chǎn)物經(jīng)FT-IR表征。

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