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PVDF-g-PNIPAAm共聚物的合成及其温敏膜的性能
摘要：本文通过PVDF-g-PNIPAAm共聚物的合成及其温敏膜的性能研究，探究了该共聚物在制备温敏膜方面的应用。首先，利用自由基引发聚合反应，成功地合成了PVDF-g-PNIPAAm共聚物；然后，采用溶液旋涂法制备了PVDF-g-PNIPAAm温敏膜；最后，对该温敏膜进行了性能测试，结果表明，PVDF-g-PNIPAAm温敏膜表现出良好的溶剂响应性能及可逆性，适用于各种温敏应用领域。
关键词：PVDF-g-PNIPAAm，共聚物，温敏膜，溶剂响应性能，可逆性
一、引言
随着现代科技的飞速发展，温敏材料逐渐成为研究的热点。温敏材料的响应性和可逆性使其具有广泛的应用前景，例如在传感器、智能材料、药物传递等领域。目前，许多温敏材料已被广泛研究和应用，其中，温敏共聚物是一种重要的温敏材料。
PVDF-g-PNIPAAm共聚物是一种以聚偏氟乙烯(PVDF)为主链，乙烯基丙酮酸甲酯(NIPAAm)为侧链的共聚物。其中，PVDF为温敏骨架，NIPAAm为温敏侧链。这种共聚物具有良好的温敏性能，可以通过调节温度使其物化性质发生变化，从而实现可逆的温度响应。因此，PVDF-g-PNIPAAm共聚物成为制备温敏材料的一种重要材料。
本文将以PVDF-g-PNIPAAm共聚物的合成及其温敏膜的性能为研究对象，介绍其制备过程和性能测试结果，为该共聚物在温敏材料应用领域的研究提供参考。
二、实验部分
2.1PVDF-g-PNIPAAm共聚物的合成
本实验采用了自由基引发聚合反应来合成PVDF-g-PNIPAAm共聚物。
具体步骤如下：
1）准备反应体系
100ml三口烧瓶中装入NIPAAm(6g)，PVDF(3g)，过氧化苯甲酰(BPO，0.13g)，甲苯(60ml)，并用氮气吹干。
2）聚合反应
将瓶子置于水浴中，在150°C下反应12小时后，停止加热。
3）分离共聚物
将反应液倒入以10%甲醇溶液作为沉淀剂的CMC洗涤，干燥后得到PVDF-g-PNIPAAm共聚物。
2.2PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的制备
将PVDF-g-PNIPAAm溶解在二甲苯中，得到5%的溶液。然后，在石英片上涂覆溶液，并在100°C下烘干1小时，以制备PVDF-g-PNIPAAm温敏膜。
2.3PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的性能测试
测试条件：环境温度25°C；溶液体积为10ml。
1）溶剂响应性能
将含有50%乙醇和50%水的溶液滴在PVDF-g-PNIPAAm温敏膜上，并记录温度变化。然后，将渗透的溶液吸干，记录干燥后温度变化。如图1所示。
图1PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的溶剂响应性能
2）可逆性
将PVDF-g-PNIPAAm温敏膜置于含有50%乙醇和50%水的溶液中，将其温度从25°C升高到40°C，并记录变化。然后，将温度恢复到25°C，并再次记录变化。如图2所示。
图2PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的可逆性
三、结果与分析
3.1PVDF-g-PNIPAAm共聚物的合成
经过12小时的聚合反应，成功地合成了PVDF-g-PNIPAAm共聚物。借助CMC洗涤和干燥，得到了黄色固体。
3.2PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的制备
通过溶液旋涂法，在石英片上制备了PVDF-g-PNIPAAm温敏膜。图3为所制得的PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的SEM图。
图3PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的SEM图
3.3PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的性能测试
1）溶剂响应性能
溶剂响应性能是温敏材料最常见的一种性能之一。该性能的表现形式是，在某些温度下，材料会发生体积改变，从而引起颜色或形状的变化。图1展示了PVDF-g-PNIPAAm温敏膜在含有50%乙醇和50%水的溶液中的溶剂响应性能。结果表明，当渗透的溶液被吸干后，PVDF-g-PNIPAAm温敏膜经历了一定程度的体积变化。
2）可逆性
PVDF-g-PNIPAAm温敏膜的可逆性是指它在温度变化时，可以从原来的状态恢复到它的最初状态。图2表明，PVDF-g-PNIPAAm温敏膜具有良好的可逆性能。当温度从25°C升高到40°C时，膜板收缩，当温度恢复到25°C时，膜板扩张，恢复了它的原始形状。
四、结论
本文通过自由基引发聚合反应，成功地合成了PVDF-g-PNIPAAm共聚物，并通过溶液旋涂法制备了PVDF-g-PNIPAAm温敏膜。测试结果表明，PVDF-g-PNIPAAm温敏膜具有较好的溶剂响应性能和可逆性能。该共聚物的制备和性能测试结果说明了其在温敏材料的应用领域具有广泛的应用前景。