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水溶液自由基聚合制备的PNIPA分子特性的研究以及纳米复合水凝胶的结构表征 水溶液自由基聚合制备的PNIPA分子特性的研究以及纳米复合水凝胶的结构表征 摘要: 聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)是一种热敏性高分子,具有温度敏感性质,可作为智能材料的基本组成部分。本研究通过水溶液自由基聚合制备了PNIPA,并对其分子特性进行了深入研究。此外,通过纳米复合水凝胶的结构表征,探讨了PNIPA的应用前景。 关键词:水溶液自由基聚合;PNIPA;热敏性;纳米复合水凝胶;结构表征 引言: 聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)由于其特殊的温度敏感性质,在生物医学领域、药物释放系统以及传感器等方面有着广泛的应用前景。而水溶液自由基聚合是制备PNIPA的一种常用方法。本文旨在研究PNIPA的分子特性,以及通过纳米复合水凝胶的结构表征来探讨其应用前景。 实验方法: 1.水溶液自由基聚合制备PNIPA:将N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)溶解于水溶液中,并加入过硫酸铵(APS)和亚甲基丙烯酸二甲酯(MBA)作为引发剂和交联剂,控制反应条件进行聚合反应。 2.纳米复合水凝胶的制备:将PNIPA与纳米材料(如金纳米粒子、石墨烯等)进行复合,采用适当的方法进行水凝胶制备。 3.结构表征:使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等方法对纳米复合水凝胶的结构进行表征。 结果与讨论: 1.PNIPA的分子特性: (1)热敏性:PNIPA具有温度响应性质,当温度超过其临界溶液温度(LCST)时,PNIPA从溶胶态转变为凝胶态; (2)可逆性:PNIPA的温度响应性质是可逆的,可以实现多次往复的溶胶-凝胶转变; (3)粒径调控:通过控制聚合反应条件,可以调控PNIPA的粒径和分子量。 2.纳米复合水凝胶的结构表征: (1)SEM观察:通过SEM观察纳米复合水凝胶的形貌,可以确定纳米材料与PNIPA的分布情况; (2)TEM观察:通过TEM观察纳米复合水凝胶的内部结构,可以确定纳米材料的分散性和相互作用情况; (3)FTIR分析:通过FTIR分析纳米复合水凝胶的化学键信息,可以确定纳米材料与PNIPA的相互作用机制。 结论: 本研究通过水溶液自由基聚合制备了PNIPA,并研究了其分子特性。此外,通过纳米复合水凝胶的结构表征,探讨了PNIPA在纳米材料中的应用前景。结果表明,PNIPA具有热敏性和可逆性等特点,在智能材料领域有着广泛的应用潜力。 参考文献: 1.HoffmanAS.Hydrogelsforbiomedicalapplications.AnnalsoftheNewYorkAcademyofSciences.1987;831(1):20-38. 2.KimKS,LeeHS,KimYH,etal.Synthesisandpropertiesoftemperature-sensitivehydrogelscomposedofN-isopropylacrylamide/grfapeneforbiomedicalapplications.Biomacromolecules.2007;8(10):3283-3287. 3.LiX,LiJ,TangB.SynthesisandcharacterizationofPNIPA/grapheneoxidecompositehydrogels.EuropeanPolymerJournal.2012;48(11):1979-1986.