亲和温敏聚合物在双水相体系中的应用

李树白

摘 要：将异丙基丙烯酰胺单体和丙烯酸随机共聚合成了二元线型聚合物，使聚合物既具有了温度敏感性能又提供了可与金属离子螯合反应的功能基团—羧基-COOH。采用水作为聚合反应溶剂，氧化-还原体系（APS）为引发体系，TEMED作为加速剂，来合成聚合物PNIPAAm-co-AAm，得到合成聚合物PNIPAAm-co-AAm最佳化条件，考察了聚合物的得率以及水溶性速率；通过红外光谱物理性质研究；制备得到的温敏聚合物PNIPAAm-co-AAm具有良好的物理化学性能。

关键词：亲和温敏聚合物 PNIPAAm-co-AAm 制备 表征

中图分类号：O631.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（c）-0074-02

聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm），由于其大的分子侧链同时具有亲水性的酰胺基（-CONH-）和疏水性的异丙基（-CH（CH3）2），使线性PNIPAAm的水溶液具有温敏性。智能温敏型高分子可在药物释放、固定化酶、物料分离、免疫分析等方面应用。该文将异丙基丙烯酰胺单体和丙烯酸随机共聚合成了二元线型聚合物，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；通过红外光谱研究其物理特性；制备了温敏聚合物PNIPAAm-co-AAm。

1 实验方法

1.1 温敏聚合物PNIPAAm-co-AAm的制备

在100mL具塞磨口圆底烧瓶中，投入N-异丙基丙烯酰胺（1.0g）和丙烯酸（100mL）溶解在25mL去离子水中，真空脱气10min，滴加N，N，N，N-四甲基乙二胺（TEMED）（60mL）作为氧化还原加速引发剂，并且滴加过硫酸铵溶液（10%，w/v，0.6ml）引发聚合反应，通氮气15min，之后50℃恒温水浴中密闭反应2h。随后将上层清液轻轻倾出后，加入去离子水（50mL）溶解沉淀。溶清后，50℃恒温水浴中30min，离心，得到沉淀。上述步骤重复3次，以去除未反应的单体。最后一次沉淀中可加入0.2moL/L NaCl来盐析。50℃真空干燥，计算产率和测试水溶性。

1.2 温敏聚合物PNIPAAm-co-AAm性能表征

1.2.1 特性粘数的测定

参照国标GB/T1632-93特性粘数测定。

1.2.2 PNIPAAm-co-AAm的红外FT-IR的表征

在500～4 000/cm的范围内，测定单体以及PNIPAAm-co-AAm的FT-IR红外吸收。

2 结果与讨论

2.1 温敏聚合物PNIPAAm-co-AAm的合成

单体NIPAAm和AAm均易溶于水，因此以水作反应溶剂，APS作为引发剂和TEMED作为引发加速剂，制备得到PNIPAAm-co-AAm。50℃水浴中，NaCl溶液来促进聚合物的沉淀，多次离心回收得到PNIPAAm-co-AAm，收率为 89.7%，并且水溶性实验结果可以看出，PNIPAAm-co-AAm具有很好的水溶性，反应原理见图1。

2.2 温敏聚合物PNIPAAm-co-AAm特性粘度表征

衡量聚合物性能的重要指标之一是聚合物分子量及分子量分布。通过粘度法测定了PNIPAAm-co-AAm的特性粘数，来研究不同实验条件对PNIPAAm-co-AAm分子量的影响。根据Mark-Houwink方程：[η]=KMα（参数K、α值是通过其他分子量测定法来校正制定的）。PNIPAAm类的聚合物的相对分子质量与特性粘数是呈正比关系。由图2可知，lnηr/C～C、ηsp/C～C曲线方程为Y=-1900.6X+124.81和Y=6507X+123.32，两条拟和曲线的标准差分别为R2=0.8525和R2=0.9232并且两条直线会在纵坐标相交于某一点，计算可得PNIPAAm-co-AAm的特性粘数为124.06。

2.3 温敏聚合物PNIPAAm-co-AAm红外表征

对NIPAm单体、丙烯酸单体、PNIPAAm-co-AAm进行了红外表征。如图3所示，PNIPAAm-co-AAm具有以下的特征谱图：3 434 l cm为仲酰胺（-NH）伸缩振动峰，1 649 l cm和1 547 l cm为酰胺I（C=O）及酰胺II（CO-NH-），异丙基上双甲基的对称变形振动耦合分裂而成的双峰分别为1 3 88 l cm和1 3 68 l cm，异丙基的骨架振动峰分别为1 1 72 l cm和1 130 l cm。羧酸中（-OH）伸缩振动峰分别在3 063 l cm和2 661 l cm附近，羧酸中羰基（-C=O）的伸缩振动峰在1 724 l cm附近。经PNIPAAm-co-AAm与NIPAm单体和丙烯酸单体红外特征吸收谱图比较，发现在1 622 l cm的双键（C=C）以及1 434 l cm的CH2=CH-特征吸收峰没有出现，而在PNIPAAm-co-AAm的红外图谱中在1 724 l cm附近出现了羧酸-COOH的特征峰，表明单体已经发生聚合，且共聚物中含有羧基-COOH结构，即得到了目标聚合物。

3 结语

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，其特性粘数[η]为124.06，产物经FT-IR表征。

参考文献

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