ShinkoLite-P UT-200

聚甲基丙烯酸基納米水凝膠的“綠色”合成

智能納米水凝膠，又稱為刺激響應性納米水凝膠，是一類結構和性能在外界刺激的作用下能發生可逆變化的、粒徑在納米或亞微米尺度的水凝膠粒子． 外界刺激包括環境溫度、介質的pH 值和離子強度的變化，以及光、磁場、特定的化學或生物物質等． 由于小尺寸和大比表面積，智能納米水凝膠能快速響應微環境中的刺激，因而在**輸送與可控釋放、醫學診斷、生物傳感器、智能微反應器、吸附與分離等方面具有良好的應用前景，已成為智能材料和納米材料的重要研究內容．

pH 刺激響應性納米水凝膠通常由具有交聯結構的帶弱酸性基團或弱堿性基團的聚電解質組成，也可由同時帶這兩種基團的兩性聚電解質組成． 通常采用有機相( 蒸餾/回流) 沉淀聚合法、反相乳液聚合法或自組裝法制備pH 刺激響應性納米水凝膠。

在生物醫學應用需求和環保要求的推動下，三菱麗陽 ShinkoLite-P UT-200 PMMA在純水相中合成pH 刺激響應性納米水凝膠的方法得到了發展． 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 UT-200 PMMA基納米水凝膠的形成機理

由于PMMA 聚合物的水溶性，在水中聚合MAA 時，三菱麗陽 ShinkoLite-P UT-200 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理示意圖． 反應初期加入的甲基丙烯酸甲酯單體首先發生聚合，生成尺寸很小的、由陽離子表面活性劑CTAB 穩定的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 共同組成的穩定層，避免MAA 單體加入時，MAA 與PMMA 種子乳膠表面的CTAB 發生正負電荷作用而導致三菱麗陽 ShinkoLite-P UT-200 PMMA 種子失穩和沉淀． *后加入的MAA 單體和MBA 交聯劑共聚生成的PMMA 交聯網絡，通過與PMMA 種子乳膠表面的CTAB 發生正負電荷作用，得以沉積在種子乳膠表面，從而生成以PMMA 為核、交聯PMMA 為殼的PMMA 基納米水凝膠。

三菱麗陽 ShinkoLite-P UT-200 PMMA基納米水凝膠的流體力學直徑及分布

改變MAA 的用量制得的PMMA 基納米水凝膠在pH 2 介質中的流體力學直徑分布圖．當MAA 的用量由2 mL 增加至3 mL 時，三菱麗陽 ShinkoLite-P UT-200 PMMA基納米水凝膠的流體力學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PMMA 殼層，因而，納米水凝膠的尺寸變大． 當三菱麗陽 ShinkoLite-P UT-200 PMMA的用量繼續增加至5 mL 時，納米水凝膠的流體力學直徑分布曲線變為雙峰分布，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 處出現了1 個明顯的小峰． 說明，當MAA 用量過高時，部分MAA 會在水中聚合

三菱麗陽 ShinkoLite-P UT-200 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，而表面活性劑CTAB 和吐溫-20 在這兩處均出現了強的特征吸收峰． 這也說明PMMA 基納米水凝膠中仍殘留了一些CTAB．

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