温度刺激响应型水溶性聚合物的研究进展

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1、万方数据第41卷第11期2013年6月广州化工V01．41No．1lJune．2013温度刺激响应型水溶性聚合物的研究进展王毓1’2(1贵州师范学院化学与生命科学学院，贵州贵阳550018；2中国科学院成都有机化学研究所，四川成都610041)摘要：刺激响应型聚合物是材料学科研究的新领域，温度刺激响应型水溶性聚合物是刺激响应型聚合物的一个重要组成分。本文介绍了温度刺激响应型水溶性聚合物的响应机理和研究近况，并展望了未来的发展趋势。关键词：水溶性聚合物；刺激响应性；低l临界溶解温度中图分类号：TQ322．4+4文献标识码：A文章编号：1001—9677(2

2、013)11—0014—05DevelopmentofTemperatureStimuli—responsiveWater—solublePolymers+WANGYul·2(1CollegeofChemistryandLifeSciences，GuizhouNormalCollege，GuizhouGuiyang550018；2ChengduInstituteofOrganicChemistry，ChineseAcademyofSciences，SichuanChengdu610041，China)Abstract：Temperaturestimuli

3、——responsivewater—-solublepolymerswereanimportantconstituentkindofstimuli——responsivepolymers，whichwereanewfieldofstudiesofmaterials．Thedevelopmentand驿sponsivemechanismoftemperaturestimuli—responsivewater—solublepolymerswereintroduced．Theresearchtendencywasdiscussed．Keywords：wate

4、r—solublepolymers；stimuli—responsive；lowcriticalsolutiontemperature刺激一响应型水溶性聚合物(Stimuli—responsivewater—solublepolymer)是自身能够对外界环境的细微变化(刺激)做出响应，产生相应的物理结构和化学性质的变化甚至突变的一类水溶性高分子¨。1。外界刺激可以是温度、pH、离子强度(电解质)、电场和光等，其中温度刺激响应型水溶性高分子是研究较多的一类。温度刺激响应型水溶性高分子中常含有醚键、取代酰胺和羟基等官能团，如聚(N一异丙基丙烯酰胺)(PNIP

5、AM)H1、聚氧化乙烯醚(PEO)"J、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)∞1等，此类水溶性聚合物突出特点是在响应过程中有显著的流体力学体积变化，可以有效用于水处理，提高石油采收率，可以控制药物释放，流体减阻，个人护理用品等方面"J。刺激响应型聚合物由于其广阔的应用前景，引起了科研工作者越来越浓的研究兴趣，并日益成为这一前沿领域中重要的研究对象。近年来，特别是温度刺激响应型水溶性聚合物呈现出许多研究成果。本文拟集中综述温度刺激响应型水溶性聚合物响应机理的分析和分子设计方面的研究成果并展望其未来发展趋势。1温度刺激响应型水溶性聚合的响应机理1．1低临界溶解温度(Lo

6、wCriticalSolutionTern．perature，LCST)低临界溶解温度(LCST)是指当温度升高时，聚合物水溶液从溶解变为不溶或浑浊或者水凝胶从溶胀变为收缩时的温度‘8—9

7、。1．2温度刺激响应型水溶性聚合物温度刺激响应型水溶性聚合物又称温敏缔合水溶性聚合物，是在水溶性聚合物主链上引入具有低临界溶解温度(LCST)的侧链而得到的一类接枝或嵌段聚合物，这类温敏缔合大分子的可能结构如图1所示。图1温度刺激响应型水溶性大分子可能的化学结构[9]1．3温度刺激响应型聚合物的响应机理温度刺激响应型聚合物因侧链具有LcST性质，使得它的水溶液性能具有

8、独特的热缔合特性，即热刺激响应性。此类聚合物／水体系的典型相图如图2所示。‘基金项目：贵州省科学技术基金计划项目(黔科合J字[2013]2245号)；中科院“西部之光”博士人才资助计划(科发人教字[2011]180号)；贵州师范学院校级课题(12BS026)。作者简介：王毓(1977一)，男，博士，副教授，主要从事环境刺激响应型智能高分子材料。万方数据第4l卷第11期王毓：温度刺激响应型水溶性聚合物的研究进展15Temperature图2具有LCST的聚合物／水体系的典型相图[9]具有LCST的聚合物／水体系出现相分离的主要原因是由于侧链之间发生疏水缔合

9、，其过程如图3所示。当温度低于LCST时，聚合物侧链与水分子之间有强烈的氢键作用