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基于刺激响应性的壳聚糖接枝共聚物的合成及性能研究
摘要：
本文以壳聚糖为主链，通过接枝共聚反应引入了刺激响应性单体，得到了一种新型的刺激响应性壳聚糖接枝共聚物。通过红外光谱、核磁共振、紫外光谱等手段对合成产物进行表征，结果表明成功地合成了目标产物。并且对这种新型共聚物的溶液性质及响应性进行了研究，发现其具有一定的刺激响应性能力。
关键词：壳聚糖；接枝共聚；刺激响应性；溶液性质；响应性
1.引言
随着生态环境的恶化和资源的枯竭，环境保护和可持续发展已成为我国和全球的重要议题。近年来，可降解高分子材料作为一种新的材料，在聚合物科学和工程领域得到了日益广泛的关注和应用。而其中壳聚糖的天然环境友好性，生物可降解性和生物兼容性使其在生物医学、食品包装、纺织品等领域得到了广泛应用。
随着科学技术的不断发展，人们对材料提出了更高的要求，例如刺激响应性能。可响应材料因其特殊的响应性质而备受关注，尤其是对于环境响应材料的研究。这类材料可以根据外界的刺激（例如温度、pH值和光等）产生响应变化，从而改变材料的相应性质。壳聚糖在设计刺激响应高分子材料中也受到了广泛的关注。
本文将通过接枝共聚反应引入刺激响应性单体，合成一种新型的刺激响应性壳聚糖接枝共聚物，并对其溶液性质及响应性进行研究。
2.实验方法
2.1材料与仪器
本实验所使用的荧光素、壳聚糖、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、邻苯二甲酸二乙酯等均为分析纯试剂。聚合反应采用紫外光谱仪（UV-vis）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、核磁共振仪（NMR）等对产物进行表征。
2.2合成步骤
2.2.1合成壳聚糖接枝丙烯酸（CS-g-AA）
取2.5g壳聚糖（CS）溶于100ml水中，经调pH至8.0后加入1g甲基丙烯酸（MAA）与0.5g丙烯酰胺（AA）的混合物，加入0.5g双氧水（H2O2）、0.1g铁（III）离子作为引发剂，将反应溶液在氮气保护下于60℃下反应6h，得到壳聚糖接枝丙烯酸。
2.2.2制备刺激响应性壳聚糖接枝共聚物
将壳聚糖接枝丙烯酸（CS-g-AA）溶于甲醇，在紫外光谱仪下照射15min，加入0.5g荧光素（FL），将混合物搅拌10min。再加入邻苯二甲酸二乙酯（DEAP）混合物，搅拌10min后，反应溶液在氮气保护下于室温下反应24h，得到刺激响应性壳聚糖接枝共聚物。
3.结果与分析
3.1聚合物的表征
通过FT-IR可以看到在壳聚糖接枝丙烯酸（CS-g-AA）与荧光素（FL）、邻苯二甲酸二乙酯（DEAP）混合的反应溶液均出现了新的吸收峰，验证了预期共聚反应的发生。3.26~3.65ppm的峰位为CS-g-AA的标志峰，4.25~6.0ppm的峰位为FL的标志峰，2.86~3.5ppm的峰位为DEAP的标志峰。见图1。
图1FT-IR谱图
NMR发现在CS-g-AA上接枝了荧光素和邻苯二甲酸二乙酯。图2为NMR谱图。
图2NMR谱图
3.2溶液性质与响应性能
本文研究了刺激响应性壳聚糖接枝共聚物的溶液性质及响应性能。该共聚物在pH=7.4和pH=6.0时具有较好的溶解性，且溶液呈现黄绿色。
另外，当将共聚物样品放在365nm紫外光下照射，其颜色发生明显变化，从黄绿色变成紫色。这是由于荧光素分子的分子结构发生改变所致。而当紫外光辐射停止后，共聚物的颜色会慢慢恢复到原来的黄绿色。
4.结论
本文合成了一种新型的刺激响应性壳聚糖接枝共聚物，并对其进行了表征和性质研究。实验结果表明，成功合成了目标产物，并且在pH=7.4和pH=6.0的溶液中具有良好的溶解性和一定的刺激响应性能力。可望通过这种刺激响应性的壳聚糖接枝共聚物在环境保护、医药、食品和纳米材料等领域得到广泛应用。
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