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温度响应型聚合物的合成与表征
摘要
本文系统地介绍了温度响应型聚合物的合成与表征。首先介绍了温度响应型聚合物的概念和分类，然后着重介绍了温敏性聚合物的合成方法，包括自由基聚合法、离子聚合法、开环聚合法、切割聚合法等。接着介绍了温敏性聚合物的表征方法，包括红外光谱法、核磁共振法、热重分析法、动态光散射法等。最后，对不同合成方法的优缺点进行了分析总结，指出了未来温敏性聚合物的发展方向和应用前景。
关键词：温度响应型聚合物；温敏性；合成方法；表征方法；应用前景
引言
温度响应型聚合物是指在一定温度范围内表现出明显物理和化学性质变化的聚合物。温敏性聚合物具有许多优异的性能，广泛应用于智能材料、医疗器械、催化剂、生物传感器等领域。温敏性聚合物的合成方法和表征方法是研究温度响应型聚合物的重要前提，本文将对其中的合成和表征方法进行较为详细的介绍。
一、温度响应型聚合物的概念和分类
1.概念
温度响应型聚合物是指在一定温度范围内表现出明显物理和化学性质变化的聚合物。这种变化可以是溶解度、热稳定性、溶胀度、光学性质等方面的变化，其中大部分变化是由于聚合物链的构象转变引起的。
2.分类
根据响应温度的不同，温度响应型聚合物可以分类为低温响应型聚合物和高温响应型聚合物两类。
低温响应型聚合物的响应温度一般在室温以下，常见的有N-异丙基丙烯酰胺（N-isopropylacrylamide,NIPAM）、氨丙基甲基丙烯酸酯（N-(3-氨丙基)甲基丙烯酸酯,AMPS）、羟乙基甲基丙烯酰胺（2-hydroxyethylmethacrylate,HEMA）等。
高温响应型聚合物的响应温度一般在室温以上，常见的有丙烯酸钠（Sodiumacrylate,SA）、丙烯酸乙酯（Ethylacrylate,EA）、苯乙烯（Styrene,ST）等。
二、温敏性聚合物的合成方法
1.自由基聚合法
自由基聚合是一种较为常用的合成温敏性聚合物的方法。其中，NIPAM是最为典型的一种温敏性聚合物。其常见的自由基引发剂有过硫酸铵（ammoniumpersulfate,APS）、二异丙基过氧化物（diisopropylperoxide,DIP）、过硫酸钾（potassiumpersulfate,KPS）等。
2.离子聚合法
离子聚合是一种通过控制离子半径、溶液浓度、离子形态和合适的配位体等条件来合成温敏性聚合物的方法。其中，AMPS是最为典型的一种温敏性聚合物。其常见的离子引发剂有过氯酸铵（ammoniumpersulfate,APS）、过硫酸钾（potassiumpersulfate,KPS）等。
3.开环聚合法
开环聚合是指利用环状单体进行左右开环聚合，得到直链聚合物的一种方法。其中，ε-己内酯（ε-caprolactone,CL）是最为典型的一种温敏性聚合物原料。它可以和其他单体按照一定比例混合，进而得到热敏性、水敏性及光敏性等功能性聚合物。
4.切割聚合法
切割聚合法是指利用特定的酶或酵素对切割酯键或缩酮键，引起聚合物的构象转化。其中，由于NIPAM存在一定的亲水性，因此具有天然的切割性。此外，通过对聚合物表面进行修饰，可以吸附ClC6H4CO-NH-b-PEG-b-(CH2)3-HfCl3（b为NIPAM）等显微环境敏感荧光探针，从而实现对局部温度的检测。
三、温敏性聚合物的表征方法
1.红外光谱法
红外光谱法是通过分析聚合物在不同波长的红外光照射下吸收的量，进而推导出聚合物的基本结构和成分的一种表征方法。这种方法可以依据聚合物中的各种官能团，如羧酸、胺基、羟基和酯基等进行判断。
2.核磁共振法
核磁共振法是一种常用的结构表征方法，它可以通过分析特定核的共振信号来确定聚合物的分子结构和化学键。其中，13C-NMR和1H-NMR常用于对聚合物进行表征。
3.热重分析法
热重分析法是通过改变温度来观察聚合物样品的热稳定性、分解温度等物理性质的一种表征方法。这种方法常用于对聚合物的热稳定性进行评估，以提高聚合物的应用性能。
4.动态光散射法
动态光散射法是一种测定聚合物分子大小的重要手段。该技术可以根据散射光的强度和散射角度来计算出聚合物分子的大小、分子量和分子量分布等参数。
四、合成方法的优缺点分析
1.自由基聚合法
自由基聚合法是一种简单、易于实施的聚合方法，适合于大批量产生低成本的温敏性聚合物。但是，自由基聚合法产生的聚合物分子分布广泛，而且反应过程中产生的自由基会带来一些有害的氧化副产物，对环境造成一定的污染。
2.离子聚合法
离子聚合法相较于自由基聚合法具有产物分子分布窄，精密合成的优点，但是离子聚合过程中的溶剂、配合物和协同体系的选择比较重要，一旦操作不当则会引起电荷迁移、氧化、副反应等一系列问题。
3.开环聚合法
开环聚合法相对于前两种聚合方法来说较为灵活，可以