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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 ·1119·

图 3c 中 D7∶3W2 凝胶中单体 DEA 的 C==O 的 均匀地分散在水凝胶网络内部，小球的粒径在 20~
–1
伸缩振动峰出现在 1640 cm （酰胺 I）处，1381 cm –1 30 nm。
处为酰胺中 C—N 的伸缩振动峰；2820 和 2770 cm –1
–1
处为—N(CH 3 ) 2 上甲基的伸缩振动峰；1730 cm 处
归属于 DMAEMA 中—COOR 基的吸收峰。
–1
1098 cm 归属于 DMAEMA 中叔胺基团的 C—N 伸
缩振动峰。以上表明，P(DEA-co-DMAEMA)水凝胶
成功制备。对比 D7∶3 发现，D7∶3W2 水凝胶中
–1
1098 cm 附近特征吸收峰变宽变强，这可能是由于
2–
Na 2 WO 4 中 WO 4 的吸收峰重叠所致。
图 5 P(DEA-co-DMAEMA)/Na 2 WO 4 水凝胶的 TEM 图
2.3 水凝胶的形貌及 Na 2 WO 4 的分散性
Fig. 5 TEM images of P(DEA-co-DMAEMA)/Na 2 WO 4
水凝胶的 SEM 图见图 4。 hydrogel
如图 4 中插图所示，D7∶3 的溶胀度明显大于
2.4 P(DEA-co-DMAEMA)/Na 2 WO 4 水凝胶的温度
D7∶3W1、D7∶3W2 和 D7∶3W3，并且 Na 2 WO 4
含量越多，溶胀平衡后凝胶的直径越小。D7∶3 水 响应性
凝胶经冷冻干燥后，单独的聚合物网络强度不足以 不同 Na 2 WO 4 用量的复合水凝胶透光率随温度
维持孔结构形状，继而发生坍塌，孔壁皱缩在一起 的变化曲线见图 6，内插图分别为 D7∶3W2 凝胶
（图 4a）。在相同条件下，D7∶3Wz 水凝胶均具有 在室温和高温时的光学照片。
较为稳定的孔结构，并且 Na 2 WO 4 用量越多，孔结 由图 6 可知，随着温度的升高，D7∶3、D7∶
构越小且密集，表现出与溶胀尺寸的一致性（图 3W1、D7∶3W2 和 D7∶3W3 凝胶由透明无色或半
4b~d）。显而易见，孔结构的变化与 Na 2 WO 4 的引入 透明转变为乳白色，透光率由 90%以上降至 1%左
有关，凝胶中的 Na 2 WO 4 与聚合物之间的氢键和配 右，表现出温度敏感性。文献中 PDEA 水凝胶的
位作用构成物理交联网络，Na 2 WO 4 相当于物理交联 LCST 为 31 ℃左右 [15] ，而 D7∶3 水凝胶的 LCST 为
点，用量越多，构成的交联网络就越密集。 41.6 ℃，主要是由于 DMAEMA 为亲水性单体，将
DMAEMA 与 DEA 共聚增加了水凝胶的亲水性，从
而使 LCST 升高。相比之下，D7∶3W1、D7∶3W2
和 D7∶3W3 的 LCST 分别为 38.3、36.3 和 34.4 ℃，
说明 Na 2 WO 4 的引入 降低了水凝 胶的 LCST 。
DMAEMA 中的叔胺基有很强的质子接受能力，当
网络中 Na 2 WO 4 和叔胺基形成配位键时，阻碍了叔
胺基与水分子间氢键的形成，使聚合物链变得疏水，
导致 LCST 降低。结果表明，随着 Na 2 WO 4 用量的
增加，LCST 呈线性降低，说明可以在一定范围内
通过改变 Na 2 WO 4 的含量来调节水凝胶的 LCST。

图 4 （a）D7∶3；（b）D7∶3W1；（c）D7∶3W2；（d）
D7∶3W3 水凝胶的 SEM 图（插图为溶胀平衡的
水凝胶）
Fig. 4 SEM images of hydrogels (a) D7∶3; (b) D7∶3W1;
(c) D7∶3W2; (d) D7∶3W3 (The inserts are fully
swollen hydrogels)

P(DEA-co-DMAEMA)水凝胶中含有叔胺和酰
胺基等基团，能与 Na 2 WO 4 形成配位键和氢键，因

此可以将 Na 2 WO 4 固载到 P(DEA-co-DMAEMA)中。 图 6 D7∶3Wz 水凝胶的透光率随温度变化曲线
P(DEA-co-DMAEMA)/Na 2 WO 4 水凝胶的透射电镜 Fig. 6 Change of transparency dependence of D7∶3Wz
照片见图 5。由图 5 可以看出，Na 2 WO 4 聚集成小球， hydrogels with temperature