基于高内相乳液模板法的敏感型聚合物多孔材料的制备与应用

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以高内相乳液为模板制备的聚合物多孔材料(PolyHIPEs),因其所特有的可调控的孔隙率和高比表面积,在多种领域内有着潜在的应用价值,如生物、环境、能源等领域。因此,研究者们在PolyHIPEs的制备与功能化等方面做了大量的尝试和努力。粒子稳定的皮克林高内相乳液(Pickering-HIPE)避免了表面活性剂的大量使用,但是高温不稳定性和以其为模板制备的多孔材料的闭孔结构限制了其应用。以传统HIPE为模板,寻找合适的分散相,利用分散相所特有的性质,以降低表面活性剂的用量。  为了解决Poly-Pickering-HIPEs存在的问题,人们提出了很多可行的办法,用氧化还原引发体系可以避免高温引发单体聚合;在粒子稳定的同时加入小量的表面活性剂使材料具有开孔结构。首先,本文以Pickering HIPE为模板,在聚氨酯脲(PUU)纳米粒子与极少量表面活性剂的共同作用下,成功地制备出具有开孔结构的温度敏感型聚N-异丙基丙烯酰胺(PNI PAM)多孔材料。研究结果表明在这一模板中,表面活性剂主要起致孔剂的作用。同时探索了连续相中单体、纳米粒子、表面活性剂含量以及分散相体积分数等因素对多孔材料形貌的影响,并尝试利用该聚合物多孔材料的温敏性对苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸共聚物微球(P(St-co-MMA-co-AA))的控制释放。  其次,以传统的O/W型HIPE为模板,引入具有高粘度的石蜡油作为分散相,成功制备出仅以较少表面活性剂稳定的HIPEs。研究发现,石蜡油对HIPE的稳定性和多孔材料的形貌起决定性作用。另外,多孔材料的平均大孔孔径和开孔率也随着单体丙烯酸、表面活性剂、内相体积分数等的改变而变化。同时利用简单的方法对其pH敏感性能进行了初步探索:在pH值不同的介质中,考察多孔材料的宏观体积变化、形貌变化、体积膨胀率和吸水倍数。  最后,以NIPAM和AA的水溶液为连续相,石蜡油为分散相,制备了O/W型HIPE,在前文的基础上,以其为模板获得了具有温度-pH双敏感的聚合物多孔材料,对影响该多孔材料形貌的因素如单体含量、单体配比、表面活性剂含量等进行了探索。与此同时,对该材料的温度-pH双敏感性能进行了表征。
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