聚甲基丙烯酸基納米水凝膠的“綠色”合成

智能納米水凝膠，又稱為刺激響應(yīng)性納米水凝膠，是一類結(jié)構(gòu)和性能在外界刺激的作用下能發(fā)生可逆變化的、粒徑在納米或亞微米尺度的水凝膠粒子． 外界刺激包括環(huán)境溫度、介質(zhì)的pH 值和離子強(qiáng)度的變化，以及光、磁場、特定的化學(xué)或生物物質(zhì)等． 由于小尺寸和大比表面積，智能納米水凝膠能快速響應(yīng)微環(huán)境中的刺激，因而在**輸送與可控釋放、醫(yī)學(xué)診斷、生物傳感器、智能微反應(yīng)器、吸附與分離等方面具有良好的應(yīng)用前景，已成為智能材料和納米材料的重要研究內(nèi)容．

pH 刺激響應(yīng)性納米水凝膠通常由具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的帶弱酸性基團(tuán)或弱堿性基團(tuán)的聚電解質(zhì)組成，也可由同時帶這兩種基團(tuán)的兩性聚電解質(zhì)組成． 通常采用有機(jī)相( 蒸餾/回流) 沉淀聚合法、反相乳液聚合法或自組裝法制備pH 刺激響應(yīng)性納米水凝膠。

在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用需求和環(huán)保要求的推動下，三菱麗陽 ShinkoLite-P IR D-50 PMMA在純水相中合成pH 刺激響應(yīng)性納米水凝膠的方法得到了發(fā)展． 一是采用( 種子) 沉淀共聚方法制備基于聚( N-異丙基丙烯酰胺) 的納米水凝膠． 缺點是pH 敏感功能單體的引入量( ＜10 wt%) 非常有限，難以制備高功能基團(tuán)含量的納米水凝膠． 二是采用大分子輔助的原位( 接枝)聚合法，制備基于天然大分子衍生物的納米水凝膠。

三菱麗陽 ShinkoLite-P IR D-50 PMMA基納米水凝膠的形成機(jī)理

由于PMMA 聚合物的水溶性，在水中聚合MAA 時，三菱麗陽 ShinkoLite-P IR D-50 PMMA只能在極稀濃度下制備得到納米水凝膠粒子，而在通常的條件下，往往生成宏觀的水凝膠． 在這里，利用乳膠種子模板以及分子間的特殊相互作用，使PMMA 在模板表面選擇性生長，從而實現(xiàn)了PMMA 基納米水凝膠的水相制備． 圖1 給出了PMMA 基納米水凝膠的形成機(jī)理示意圖． 反應(yīng)初期加入的甲基丙烯酸甲酯單體首先發(fā)生聚合，生成尺寸很小的、由陽離子表面活性劑CTAB 穩(wěn)定的PMMA 種子乳膠． 然后，加入非離子表面活性劑吐溫-20，在PMMA 種子乳膠表面形成由吐溫-20 和CTAB 共同組成的穩(wěn)定層，避免MAA 單體加入時，MAA 與PMMA 種子乳膠表面的CTAB 發(fā)生正負(fù)電荷作用而導(dǎo)致三菱麗陽 ShinkoLite-P IR D-50 PMMA 種子失穩(wěn)和沉淀． *后加入的MAA 單體和MBA 交聯(lián)劑共聚生成的PMMA 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，通過與PMMA 種子乳膠表面的CTAB 發(fā)生正負(fù)電荷作用，得以沉積在種子乳膠表面，從而生成以PMMA 為核、交聯(lián)PMMA 為殼的PMMA 基納米水凝膠。

三菱麗陽 ShinkoLite-P IR D-50 PMMA基納米水凝膠的流體力學(xué)直徑及分布

改變MAA 的用量制得的PMMA 基納米水凝膠在pH 2 介質(zhì)中的流體力學(xué)直徑分布圖．當(dāng)MAA 的用量由2 mL 增加至3 mL 時，三菱麗陽 ShinkoLite-P IR D-50 PMMA基納米水凝膠的流體力學(xué)直徑分布曲線仍為單峰分布，且整體向右移動． 增加MAA 的用量，在PMMA種子乳膠的表面生成了更厚的交聯(lián)PMMA 殼層，因而，納米水凝膠的尺寸變大． 當(dāng)三菱麗陽 ShinkoLite-P IR D-50 PMMA的用量繼續(xù)增加至5 mL 時，納米水凝膠的流體力學(xué)直徑分布曲線變?yōu)殡p峰分布，其主峰的位置( 50 ～ 500nm) 與3 mL MAA 制備的納米水凝膠的接近，同時，在10 ～ 40 nm 處出現(xiàn)了1 個明顯的小峰． 說明，當(dāng)MAA 用量過高時，部分MAA 會在水中聚合

三菱麗陽 ShinkoLite-P IR D-50 PMMA 基納米水凝膠的紅外表征

與PMMA 的紅外譜圖相比，PMMA 基納米水凝膠中2931 cm － 1 和2859 cm － 1 2 處的吸收相對于2990 cm － 1 處的明顯增強(qiáng)，而表面活性劑CTAB 和吐溫-20 在這兩處均出現(xiàn)了強(qiáng)的特征吸收峰． 這也說明PMMA 基納米水凝膠中仍殘留了一些CTAB．

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