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本文制备了葡萄糖/温度敏感微凝胶和离子敏感微凝胶:
在第一部分的工作中我们采用乳液沉淀聚合的方法合成了四个系列核内交联剂(BIS)浓度不同的核(PNIPAM)-壳(P(NIPAM-AAc))结构微凝胶,并用3-氨基苯硼酸(APBA)对其进行改性,得到核(PNIPAM)-壳(P(NIPAM-AAPBA))结构微凝胶。用动态光散射的方法检测微凝胶的温度敏感性,由于壳层厚度不同,微凝胶分别显示出两个或三个相转变温度,其中17℃时的体积相转变温度对应壳P(NIPAM-AAPBA),22℃和28℃是核PNIPAM的体积相转变温度,在聚合反应时,交联剂BIS的聚合速率比NIPAM单体的聚合速率快,导致PNIPAM核结构不均一,形成BIS含量高的“核”和BIS含量低“壳”。BIS含量低的“壳”被一层疏水的P(NIPAM-AAPBA)壳包裹,拉大了其与“核”的体积相转变温度的差别,因此PNIPAM核表现出两个体积相转变温度。对其进行葡萄糖敏感性的研究表明这些凝胶都具有葡萄糖敏感性,但在葡萄糖存在下核-壳微凝胶溶胀度的改变比纯P(NIPAM-AAPBA)微凝胶的溶胀度的改变要小。
在制备和研究上述葡萄糖敏感微凝胶的基础上,我的第二部分工作采用同样的聚合方法合成出一系列丙烯酸含量不同的P(NIPAM-AAc)微凝胶,再以EDC为催化剂,用4-氨基苯并18-冠-6(ABC)对其进行改性,制备了带有冠醚的P(NIPAM-AABC)微凝胶。制备得到的冠醚含量不同的微凝胶,其相转变温度有所不同,由改性前的30℃度左右提高到42℃以上,溶胀度也大大提高。采用动态光散射方法对其离子敏感性进行表征。在37℃,不控制离子强度的条件下,随着离子浓度的增大微凝胶逐渐收缩,而在控制离子强度时,随着离子浓度的增大微凝胶逐渐溶胀,其中随着铅离子浓度的增加微凝胶的粒径迅速增加,这是由于铅离子与冠醚形成‘主体-客体’,增大微凝胶的亲水性,而且冠醚含量越高其铅离子的敏感性越强,因此P(NIPAM-AABC)微凝胶具有明显的铅离子敏感性。我们课题组之前的研究表明此种方法合成的微凝胶的粒径具有很好的单分散性,能够形成高度有序的胶态晶体阵列,所以这种微凝胶有望应用于制备铅离子传感器。