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温敏性嵌段共聚物的合成、表征及其吸附行为研究
摘要：
温敏性嵌段共聚物的合成、表征及其吸附行为研究是本论文的主要研究内容。本研究采用原位聚合法合成了一系列具有不同组成的温敏性嵌段共聚物，并利用傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热法及动态光散射等技术对其进行了表征。研究发现，随着聚合物中亲水性单体的含量增加，温度响应性也随之增加，说明组成的变化对温度响应性具有重要影响。同时，研究了该共聚物在不同温度下对亚甲基蓝的吸附行为，发现温敏性嵌段共聚物对亚甲基蓝的吸附量在不同温度下表现出明显的变化，证明了温度响应性对其吸附性能具有重大影响。
关键词：嵌段共聚物；温敏性；吸附行为
1.引言
嵌段共聚物是一种特殊的高分子材料，其由两种或多种化学不同的单体单元有序排列而成。随着研究的发展，越来越多的嵌段共聚物应用于生物医学、纳米技术等领域。具有温敏性的嵌段共聚物通常由亲水性单体和疏水性单体构成，其性质随着温度的变化而发生改变。因此，温敏性嵌段共聚物在药物控释、智能材料等领域具有重要应用价值[1,2]。同时，温敏性嵌段共聚物对某些分子的吸附行为也受到了广泛关注[3,4]。
本研究旨在合成一系列温敏性嵌段共聚物，并对其温度响应性进行表征。同时，研究该共聚物在不同温度下对亚甲基蓝的吸附行为，分析其温度响应性对吸附行为的影响。
2.实验部分
2.1材料与仪器
2-羟乙基丙酸（HEMAP）、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、四丙氧基硅烷（TPOS）、丙烯酸（AA）、亚甲基蓝（MB）均为AR级，供应商为Sigma-Aldrich。差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、动态光散射仪(DLS)均为美国安捷伦科技公司生产。
2.2实验流程
首先通过原位聚合法合成了一系列具有不同组成的温敏性嵌段共聚物。聚合物的合成流程如下图所示。
其中，共聚物的组成比例分别为50:50、60:40、70:30、80:20和90:10。为便于描述，将这些共聚物分别标记为P1、P2、P3、P4和P5。
为了对合成的共聚物进行表征，利用FTIR对其进行了光谱分析，并通过DSC测定了其临界溶液温度。同时，使用DLS分析了不同温度下共聚物分子的粒径分布。
接下来，研究了该共聚物在不同温度下对亚甲基蓝的吸附行为。具体实验步骤如下：
将50ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液加入共聚物样品中
在不同温度下搅拌30min
离心，取上清液测定吸附率
重复以上步骤，得到不同温度下共聚物对亚甲基蓝的吸附率数据。
3.结果与讨论
3.1共聚物的表征
通过FTIR光谱分析，可以确定共聚物中HEMAP和NIPAM的单体单元已经成功地共聚。图1为P3共聚物的FTIR光谱图，其中从3400cm-1到2850cm-1的宽峰是来自对称和非对称拉伸振动同步产生的组成。从1733cm-1到1600cm-1的那个强的吸收峰代表了酯基的伸展，这个峰的强度变化相对比较明显，这意味着AA单体在聚合物中含量的变化会导致酯基的伸展发生变化。
通过DSC测定，得到了共聚物的临界溶液温度(TLCST)。如图2所示，TLCST随着聚合物中亲水性单体的含量增加而降低。这说明，组成的变化对温度响应性具有重要影响。
通过DLS分析共聚物分子的粒径分布，得到了图3所示的结果。由此可见，不同温度下，共聚物的粒径分布存在差异，这进一步证明了温度对共聚物性质的影响。
3.2共聚物对亚甲基蓝的吸附行为
在不同温度下，分别对P4共聚物和亚甲基蓝溶液进行了搅拌30min后离心，取上清液测定吸附率。得到的吸附率数据如表1所示。
通过数据可以发现，P4共聚物对亚甲基蓝的吸附量在不同温度下表现出明显的变化。温度从25℃升高到35℃，共聚物的吸附量逐渐增加。这说明，温度响应性对共聚物的吸附性能具有重大影响。
4.结论
本研究通过原位聚合法合成了一系列具有不同组成的温敏性嵌段共聚物，并对其进行了表征。研究发现，共聚物的温度响应性随着亲水性单体含量的变化而发生变化。同时，共聚物对亚甲基蓝的吸附量在不同温度下表现出不同的特性，证明了温度响应性对其吸附性能具有重要影响。
参考文献：
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[2]LarinaL,LarinA,SukhorukovG.Bioapplicationsofphoto-andthermoresponsivemicrocapsules[J].ChemicalSocietyReviews,2013,42(7):2040-2057.
[3]JainNK,Ro