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第 7 期        马建军，等:  温度和 pH 双重敏感性 P(DEA-co-DMAEMA)/Na 2 WO 4 水凝胶的合成与表征                  ·1117·


                         [4]
            和体积的改变 。其相变原理主要是由于不同温度                             化学试剂公司；钨酸钠（Na 2 WO 4 ·2H 2 O），分析纯，
            下聚合物与水分子相互作用发生改变，从而造成了                             天津光复精细化工研究所；N,N-亚甲基双丙烯酰胺
            亲水和疏水的转化，表现出温敏特性。当温敏性水                             （BIS），分析纯，天津化学试剂研究所；过硫酸钾
            凝胶中含有 pH 响应基团时，可同时对温度和 pH 做                        （KPS）、亚硫酸氢钠（NaHSO 3 ），分析纯，天津恒
                   [5]
                                                   [6]
            出响应 ，这种敏感材料在药物控制释放 、传感                             兴化学试剂厂。
                             [8]
               [7]
            器 和酶的固定化 等方面有潜在应用。                                     Nexus 470 红外光谱仪，美国 Nicolet 公司；
                 为了拓展温度和 pH 敏感性水凝胶的应用范围，                       FD-1-50 冷冻干燥机，天津比朗实验仪器制造有限
            调节水凝胶的相转变温度和平衡溶胀度，在凝胶中                             公司；LEO-1450VP 扫描电镜仪，德国 LEO 公司；
                                            [9]
            引入亲水性单体是一种有效的途径 。但是随着亲                             DC2006 低温恒温循环水浴，赛飞（中国）有限公司；
            水性基团比例的增加，凝胶的 LCST 和 pH 敏感性                        TU-180 紫外可见分光光度计，日本 Shimadzu 公司；
            会减小甚至消失        [10] 。目前已有文献报道采用不同无                 DHR-1 流变仪，美国 TA 公司；Hittachih-600 透射
            机物对水凝胶进行改性，通过调节与聚合物的相互                             电子显微镜，日本 Hittachih 公司。
                                               [11]     [12]   1.2  P(DEA-co-DMAEMA)/Na 2 WO 4 水凝胶的制备
            作用来实现对温敏性的调节，如 AlCl 3                、Fe 3 O 4
            等。                                                     准确称取 2.8 g DEA 和 1.5 g DMAEMA 单体溶
                                                               解在 16.5 mL 去离子水中，加入 0.4 g 质量分数
                 本文拟将 Na 2 WO 4 引入到温度和 pH 双重敏感
            性水凝胶聚 N,N-二乙基丙烯酰胺（DEA）/甲基丙烯                        16.67%的 Na 2 WO 4 溶液，混合均匀后，依次加入 2 mL
                                                               质量分数 1%BIS（0.13 mmol）、1 mL 质量分数
            酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）中，通过配位作用和
            氢键作用实现 Na 2 WO 4 的固载，考察 Na 2 WO 4 用量               2%KPS（0.07 mmol）和 0.28 mL 质量分数 2%NaHSO 3
                                                               （0.05 mmol），室温下聚合反应 24 h 后成胶。敲碎
            改变对水凝胶温度和 pH 响应性能的影响。由于
                                                               试管取出水凝胶，切成厚度为 2 mm 的薄片，置于
            Na 2 WO 4 的引入，该水凝胶可望用于传感器、光致变
                                                               去离子水中浸泡 5 d，每天更换两次去离子水以除去
            色材料等领域。
                                                               未反应的单体与引发剂。最后,将溶胀完全的水凝胶
            1   实验部分                                           置于真空干燥箱烘干并研磨至相应目数。合成的凝
                                                               胶标记为 Dx∶yWz，其中，x∶y 表示总物质的量一
            1.1   试剂与仪器                                        定时单体 DEA 和 DMAEMA 的物质的量比，z 表示
                 N,N-二乙基丙烯酰胺（DEA），质量分数 98%，                    Na 2 WO 4 质量占体系中水的质量分数。按照以上过程
            TCI 上海化成工业发展有限公司；甲基丙烯酸二甲                           合成不加 Na 2 WO 4 的对照样品 Dx∶y，合成过程如
            氨基乙酯（DMAEMA），质量分数 99%，Aladdin                      下所示：


















            1.3   性能测试                                         在 10~70 ℃、频率 1 Hz、升温速率 1℃/min 下进行；
            1.3.1   水凝胶的结构表征                                   应变均为 1%，以保证测试在线性黏弹区进行。将干
                 将干燥至恒重的凝胶研磨成粉末并用 KBr 压                        燥凝胶样品用环氧树脂包埋，超薄切片机将其切割
            片，用红外光谱仪测定凝胶的结构。将洗涤溶胀后                             成薄片后，用透射电子显微镜观察 Na 2 WO 4 在水凝
            的凝胶冷冻干燥，用扫描电子显微镜观察断面样品                             胶中的分散情况。
            形貌。用流变仪对水凝胶的黏弹性进行测定，实验                             1.3.2   温度和 pH 敏感性能测试
            中使用的平行板直径为 20 mm，间隙设为 1 mm；时                           在 10 mm（比色皿内宽）的比色皿中合成水凝胶，
            间扫描在频率 1 Hz、温度 25 ℃下进行；温度扫描                        置于紫外-  可见分光光度计中测试不同温度下水凝
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