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PNIPAM微凝胶PVDF温敏膜的制备及其性能研究
PNIPAM微凝胶PVDF温敏膜的制备及其性能研究
摘要：温敏材料在生物医学和智能材料领域具有广泛的应用。本论文以聚[N-异丙基丙烯酰胺]（PNIPAM）微凝胶和聚偏氟乙烯（PVDF）为主要材料，通过一系列的制备工艺，成功制备出PNIPAM微凝胶PVDF温敏膜。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）以及热重分析（TGA）等方法对膜材料的形貌和性能进行了表征。研究结果显示，PNIPAM微凝胶与PVDF完美结合，并且膜材料表现出了明显的温敏性能，可望在智能传感器、智能药物释放等领域发挥重要作用。
关键词：PNIPAM微凝胶，PVDF，温敏膜，制备，性能
一、介绍
温敏材料是一类在一定温度范围内发生可逆性相变的材料，具有温度敏感、响应迅速、可控性好等特点。这使得温敏材料在生物医学和智能材料领域具有广泛的应用。聚[N-异丙基丙烯酰胺]（PNIPAM）是一种典型的温敏高分子材料，其在32℃左右会发生可逆性的体积相变，从而导致材料的性质发生改变。而聚偏氟乙烯（PVDF）作为一种具有优良机械性能和化学稳定性的材料，逐渐被应用于膜类材料的领域。因此，将PNIPAM微凝胶与PVDF相结合，制备温敏膜具有很大的应用潜力。
二、制备方法
1.PNIPAM微凝胶的制备
PNIPAM微凝胶可以通过自由基聚合法或乳液聚合法制备得到。本论文采用自由基聚合法制备PNIPAM微凝胶。首先，在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中加入N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、丙烯酰胺（AM）、甲基丙烯酸（MAA）等单体，并加入过氧化二异丙苯（BPO）作为引发剂，反应温度保持在60℃，反应时间为12小时。然后，将得到的聚合物用甲醇洗涤和重复离心的方法，得到纯净的PNIPAM微凝胶。
2.PNIPAM微凝胶PVDF温敏膜的制备
将制备得到的PNIPAM微凝胶与聚偏氟乙烯（PVDF）按一定的比例混合，然后将混合物溶解在丙酮和二甲基甲酰胺（DMAc）的溶剂体系中。利用旋涂法在硅片上制备薄膜，然后将硅片浸泡在去离子水中，辅以机械搅拌和超声处理，使PNIPAM微凝胶和PVDF均匀分散在薄膜中。最后，将硅片放入真空烘箱中，在60℃的条件下烘干薄膜，得到PNIPAM微凝胶PVDF温敏膜。
三、性能表征
通过扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的形貌。结果显示，PNIPAM微凝胶和PVDF均匀地分散在薄膜中，膜表面呈现出细致的纳米结构。透射电子显微镜（TEM）进一步验证了薄膜结构的均匀性和PNIPAM微凝胶的存在。傅里叶红外光谱（FTIR）分析表明，PNIPAM微凝胶和PVDF之间存在着相互作用，显示出了双峰的吸收峰。热重分析（TGA）结果显示，PNIPAM微凝胶和PVDF分别在60℃和150℃发生重量损失，进一步验证了薄膜的温敏性。
四、结论
本论文成功制备出了PNIPAM微凝胶PVDF温敏膜，并通过SEM、TEM、FTIR和TGA等方法对膜材料的形貌和性能进行了表征。结果表明，PNIPAM微凝胶与PVDF完美结合，膜材料表现出了明显的温敏性能。这种温敏膜材料可以应用于智能传感器、智能药物释放等领域，具有广阔的应用前景。
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