2-羟基-3-异丙氧基丙基淀粉及其温敏水凝胶的制备与性能研究

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本文设计以天然淀粉(Hylon V)为原料,异丙基缩水甘油醚为疏水化试剂,改变醚化剂的比例制备了温敏聚合物2-羟基-3异丙氧基丙基淀粉醚(HIPS),并用1H-NMR对产物结构进行了表征和对取代度进行了计算。研究了取代度对2-羟基-3异丙氧基丙基淀粉醚最低转化温度(LCST)范围的影响,结果表明随着取代度由0.86增加到2.77,LCST由69℃降到28℃;相变曲线随着浓度增加变陡,10g/L时相变速率最快,且相变升温降温是完全可逆的,无滞后性。因为聚合物LCST变化源于加热过程中分子内和分子间作用力的改变,本文进一步研究了向聚合物溶液中添加小分子对调节HIPS溶液LCST的影响。发现随着NaCl浓度增加,LCST降低,相变速率变快,浓度达到25g/L,LCST降低7.2℃;丙酮对LCST影响是先降低后升高;乙醇对LCST影响是先降低后没有LCST;丁醇低于4%也能降低LCST;三种有机溶剂均能使相变曲线变宽,相变速率变慢。并对HIPS的表面活性也做了研究,随取代度的增加,cmc降低,变化范围在0.36g/L-0.021g/L之间。为进一步扩展温敏淀粉基聚合物的应用,本文采用沉淀聚合方法,以2-羟基-3-异丙氧基丙基淀粉(HIPS-3, MS=1.55)为原料,乙二醇二缩水甘油醚(EDGE)和聚乙二醇二缩水甘油醚(PEDGE, Mn=526)分别为交联剂,LCST以上(50℃)加热合成大孔凝胶。另外以交联活性比较高的乙烯砜(DVS)为交联剂,常温聚合3h再LCST以上加热合成凝胶。对所得三种凝胶用扫描电镜观察其形貌,可清楚的观察到大孔结构的形成;并分别对凝胶溶胀率,退溶胀动力学和再溶胀动力学作了研究;凝胶溶胀率随温度升高减小,在LCST附近溶胀率减小最快;三种凝胶都具有很快的退溶胀速率,但HIPSE和HIPSD凝胶再溶胀速率只需3min, HIPSP凝胶却需2个小时。HIPSE凝胶具有很好的可逆性,16min进行四次退溶胀再溶胀循环,溶胀率几乎没有变化;取代度对HIPSE凝胶影响是随取代度增加,溶胀率减小,但对凝胶退溶胀速率和再溶胀速率影响不明显;不同NaCl浓度对不同取代度HIPSE凝胶溶胀率,退溶胀速率和再溶胀速率均没有明显的影响;HIPSE凝胶在不同溶剂里溶胀率不同,溶胀率在水,乙醇,丁醇,异丙醇,丙酮中依次递减。
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