Page 70 - 精细化工2020年第2期

·272· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

表 1 不同溶剂组分比例
Table 1 Proportion of different solvent components
样品序号 V 1(H 2O)/mL V 2(EG)/mL V 3(H 2O)/mL V 4(EG)/mL V(H 2O)/mL V(EG)/mL V(H 2O)∶V(EG)
1 2.30 32.70 4.70 30.30 7.00 63.00 1∶9
2 4.70 30.30 9.30 25.70 14.00 56.00 1∶4
3 7.00 28.00 14.00 21.00 21.00 49.00 3∶7
4 9.30 25.70 18.70 16.30 28.00 42.00 2∶3
5 11.70 23.30 23.30 11.70 35.00 35.00 1∶1
6 16.30 18.70 25.70 9.30 42.00 28.00 3∶2
7 21.00 14.00 28.00 7.00 49.00 21.00 7∶3
8 25.70 9.30 30.30 4.70 56.00 14.00 4∶1
9 30.30 4.70 32.70 2.30 63.00 7.00 9∶1

为了研究最佳反应时间，保持反应体系为最佳 面水分，记录溶胀后质量 m ，利用式（2）计算溶
2
溶剂组分比例，其他反应条件不变，仅改变反应时 胀率W 。为减小实验误差和表征其稳定性，重复进
s1
间，分别设定为 2、4、6、8、10 h。 行 9 次实验，按式（1）和（2）计算平均脱水率W d
为了研究 PEI 分子量和加入量对发光强度的影 和平均溶胀率W 。
s
响，保持溶剂组分比例和反应时间最佳，其他反应 m  m
W /%= 0 1  100 （1）
条件不变，仅改变 PEI 分子量（M w = 1800 或 M w = d m
0
10000）或 PEI 加入量（1.0、1.2、1.5、2.0 g）。 m  m
1.2.2 温敏性高分子 PNIPAM 合成 W s / %= 2 m 0  100 （2）
参 考 相关文 献 [16-17] ， 合成温 敏 性高分子 0
1.2.5 掺杂 UC@PEI NPs 的复合水凝胶拉伸实验
PNIPAM。准确称取 2.2632 g 重结晶的 NIPAM 与 取出模具中的复合水凝胶，用去离子水洗净未
0.2163 g K 2 S 2 O 8 ，溶于 50 mL H 2 O 中，并保持通氮 反应的小分子化合物，吸干表面水分。将复合水凝
气 15 min 以除去溶液中的氧气。随后加入 0.3 mL 胶两端固定在拉伸试验机夹具的中心位置上，保证
TMEDA（7 mmol/L）溶液，继续通氮气 5 min。将 复合水凝胶呈竖直放松状态，以 100 mm/min 的拉伸
反应容器密封，保持氮气氛围，室温下反应 24 h。反
速率将复合水凝胶拉伸至断裂为止，测试其拉伸性
应结束后，将溶液在 70 ℃下沉淀，过滤得到的固
能，对照组采用不掺杂 UC@PEI NPs 的 PNIPAM 水
体重新溶于去离子水，重复上述操作 3 次，除去没
凝胶。实验中用到的水凝胶为直径 d = 5 mm，有效
有发生聚合的小分子单体，最后将产物进行冷冻干
初始长度 l = 50 mm 的圆柱体，水凝胶的杨氏（拉
0
燥，得到白色蓬松的 PNIPAM。
伸）模量由式（3）计算得到。
1.2.3 掺杂 UC@PEI NPs 复合水凝胶的制备 F l
参考相关文献 [18] 并稍加修改，制备复合水凝胶。 S  E  l （3）
0
分别称取 0.1000 g PNIPAM、1.0662 g AAm、0.0193 g
式中：E 为杨氏（拉伸）模量，Pa；F 为应力，N；
MBA、0.0030 g 最优条件下合成的 UC@PEI NPs 溶
2
S 为受力面积，m ； l 为复合水凝胶的有效初始长
于 5 mL H 2O 后，继续加入 24 μL TMEDA（7 mmol/L） 0
度，m； l 为复合水凝胶的应变量，m。
溶液，通氮气 2 min 除去溶液中的氧气，得到溶液 C。
再称取 0.0135 g K 2 S 2 O 8 溶于 1 mL H 2 O，得到溶液 D。 2 结果与讨论
将溶液 D 迅速加入溶液 C，超声混合均匀后，立即
注入模具并密封隔氧，室温下自由基聚合 2 h，即得 2.1 UC@PEI NPs 合成条件的选择
到 UC@PEI NPs 掺杂的复合水凝胶。 采用水热法，以 H 2 O 和 EG 或 DEG 等作为混合
1.2.4 掺杂 UC@PEI NPs 的复合水凝胶脱水与溶胀 溶剂时，在 H 2 O/EG 中合成的上转换纳米粒子发光
实验 强度更高 [19] 。因此，本文选择 H 2 O/EG 作溶剂，并
取出模具中的复合水凝胶，用去离子水洗净未 改变组分比例，所合成的 UC@PEI NPs 在 980 nm
反应的小分子化合物，吸干表面水分，将其切成棱 近红外光激发下得到的发光光谱如图 1 所示。
长为 1 cm 的立方体，记录初始质量 m 。置于 30 ℃ 所有样品的发光光谱图中均有 3 个典型的发射
0
4
3+ 2
的烘箱中脱水，当体积不再缩小记录脱水后质量 峰，分别为 521 nm（Er , H 11/2 → I 15/2 ，绿光）、540 nm
4
3+ 4
3+ 4
m ，利用式（1）计算脱水率W 。脱水后的复合水 （Er , S 3/2 → I 15/2 ，绿光）、657 nm（Er , F 9/2 →
1
d1
4
凝胶块浸泡于去离子水中，待体积不再增大吸干表 I 15/2 ，红光）。从图中可以发现，在 H 2 O 与 EG 的体