半刚性链水溶性温敏型智能高分子材料的制备及性能研究

本课题将聚合物分子链柔顺性因素纳入水溶性温敏型智能高分子的分子设计和研究之中，结合甲壳型液晶高分子及温敏型智能高分子的分子设计思路，设计并合成出一系列半刚性水溶性温敏型智能高分子，研究其结构与性能关系，探讨其相变影响因素，并与柔性链水溶性温敏型智能高分子的相关结果进行比较，达到对温敏型智能高分子更全面的了解，丰富液晶高分子和水溶性温敏型高分子的种类。设计并制备一类由半刚性水溶性温敏型智能高分子链组成的温敏型水凝胶，研究共聚组分、交联剂浓度、聚合条件等对水凝胶的溶胀与脱溶胀性能、干凝胶的结构和热稳定性的影响，对比半刚性链与柔性链组成水凝胶的优缺点，探索此类水凝胶的应用，为制备高性能水凝胶材料提供理论基础。设计并通过活性自由基聚合的方法合成含半刚性水溶性温敏型高分子链段的嵌段共聚物，丰富嵌段共聚物的种类，得到更加丰富的本体微相分离结构和水溶液自组装体形态。

在该项目研究中，我们将聚合物分子链柔顺性因素纳入水溶性温敏型智能高分子的分子设计和研究之中，结合甲壳型液晶高分子及温敏型智能高分子的分子设计思路，设计并合成出一系列半刚性水溶性温敏型智能高分子，并对其性质进行了研究，研究工作主要进展和所取得的成果如下：.1、设计并合成了一系列侧基化学结构不同的半刚性水溶性温敏型智能高分子。对其温敏性研究表明，与柔性链温敏性聚合物相同，侧基的亲水/亲油比、亲水基团周围的空间位阻等因素仍然是影响其温敏性的主要因素。.2、采用RAFT聚合方法合成了一系列分子量可控的半刚性温敏型智能高分子，考察了聚合物分子量对其温敏性的影响，结果发现与一般的柔性链温敏性聚合物的温敏性行为不同，半刚性温敏性聚合物溶液的浊点随着分子量的增大而快速大幅升高，继而达到一稳定值，这一结果与分子量对聚合物柔顺性的影响相一致。.3、通过调控共聚组分化学结构及其含量，合成了多系列分子链柔顺性可调的水溶性温敏型共聚物。对其温敏性研究表明，与柔性链温敏性共聚物不同，此类共聚物的温敏性特征与其共聚组分和分子链柔顺性的变化密切相关。以乙烯基对苯二甲酸二(N-(2-羟丙基)吡咯烷酮)酯和N-异丙基丙烯酰胺的共聚物为例，随着柔性链部分的含量增加，共聚物溶液的浊点呈U形变化，即溶液的浊点先降低后升高。.4、通过RAFT聚合合成了一系列刚柔嵌段共聚物，对该嵌段共聚物水溶液的温敏性研究表明，当共聚物中柔性链段较短时，共聚物溶液的浊点随着半刚性链段的增长而较快的升高；而当嵌段共聚物中柔性链段较长时，半刚性链段的长度的变化对共聚物溶液浊点的影响较小。.5、合成了一系列半刚性链温敏型水凝胶，考察了共聚组分、交联剂种类以及聚合条件等对水凝胶的溶胀与脱溶胀性能、干凝胶的结构和热稳定性的影响。同时对比与柔性链组成水凝胶的优缺点，探索此类水凝胶的应用。.通过该项目的开展，为制备水溶性温敏型高分子提供了新的思路，丰富了液晶高分子和水溶性温敏型高分子的种类。上述相关实验结果已经在Polym. Chem., Chem. Commun., Polymer, J Polym. Sci. Part A: Polym. Chem.等相关期刊上发表。