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1、海 南 大 学毕 业 论 文题 目：温敏性聚酰胺的温度敏感性研究 学 号：20070154002 姓 名：陈俊 年 级：2007级材料科学与工程 学 院：材料与化工学院 系 别：材料系 专 业：材料科学与工程 指导教师：卢凌彬 副教授 完成日期：2011年 5 月 20 日 目录摘 要4ABSTRACT51 绪论61.1 引言61.2温度敏感性聚酰胺及其应用61.2.1温度敏感性聚酰胺61.2.2温度敏感聚酰胺的应用71.3本论文的内容和意义82本论文相关理论依据102.1 聚酰胺浓度对聚酰胺水溶液溶液LCST的影响102.2 盐溶液浓度对聚酰胺LCST的影响102.3 阴离子与阳离子对聚酰胺
2、溶液温度敏感性影响103 温敏聚酰胺温度敏感性测试实验部分113.1实验试剂113.2 实验仪器113.3实验方法113.4实验数据记录123.4.1 聚酰胺在蒸馏水中透光率随温度变化情况133.4.2 1%聚酰胺在氯化钠溶液中透光率随温度变化情况133.4.3 1%聚酰胺在氯化镁溶液中透光率随温度变化情况143.4.4 1%聚酰胺在氯化钾溶液中透光率随温度变化情况153.4.5 1% 聚酰胺在氯化钙溶液中透光率随温度变化情况173.4.6 1% 聚酰胺在碳酸氢钠溶液中透光率随温度变化情况183.4.7 1%聚酰胺在亚硫酸氢钠溶液中透光率随温度变化情况203.4.8 1%聚酰胺在硝酸钠溶液中透
3、光率随温度变化情况203.4.9 1%聚酰胺在氢氧化钠溶液中透光率随温度变化情况223.4.10 1%聚酰胺在亚硝酸钠溶液中透光率随温度变化情况233.4.11 1%聚酰胺在碳酸钠溶液中透光率随温度变化情况243.4.12 1%聚酰胺在磷酸钠溶液中透光率随温度变化情况263.4.13 1%聚酰胺在硅酸钠溶液中透光率随温度变化情况274 实验结果及讨论284.1 聚酰胺浓度对聚酰胺温度敏感性的影响284.2 1%聚酰胺在不同盐浓度中的LCST变化情况及小结294.2.1氯化钠度对1%聚酰胺温敏性的影响294.2.2氯化镁溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响294.2.3氯化钙溶液浓度对1%聚酰胺
4、温度敏感性的影响304.2.4氯化钾溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响304.2.5 碳酸氢钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响314.2.6 亚硫酸氢钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响314.2.7 硝酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响314.2.8 氢氧化钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响324.2.9 亚硝酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响324.2.10碳酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响334.2.11磷酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响334.2.12硅酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响344.3 盐对聚合物溶液LCST的影响345 结论3
5、7参考文献38致 谢40摘 要温敏性聚酰胺属于智能高分子材料中的一类。温敏性高分子常含取代酰胺、醚键、羟基等官能团。研究表明，很多N-烷基丙烯酰胺类聚酰胺都具有温敏特性。如聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）、甲基纤维素、羟基丙基纤维素(HPC)、聚乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物(PVA)、聚氨酯（PU）等。本文对聚乙二醇为分子主链的酰胺类大分子聚酰胺的温度敏感性进行了研究，考察了不同浓度和不同种类外加盐对样品水溶液的低临界溶解温度(LCST)的影响。通过测量聚酰胺在不同种盐溶液和不同盐浓度溶液的透光率变化，找出外加盐对低临界溶解温度的影响规律。关键词：温敏性聚酰胺；临界溶解温度；温度敏感性；相变
6、行为；外加盐ABSTRACTTemperature sensitive polymer is intelligent in a class of polymer materials. Temperature sensitive polymers often contain substituted amide, ether, hydroxyl functional group. Studies have shown that many N-alkyl acrylamide polymers have temperature sensitive property. Such as poly(N-i
7、sopropylacrylamide) (PNIPAAm), methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose (HPC), polyvinyl alcohol - vinyl acetate copolymer (PVA), polyurethane (PU), etc.In this paper, phase transition behavior of polyamide with polyethylene glycol as the main chain was studied. The influence of different salt conc
8、entrations and different ions on the lower critical solution temperature (LCST) of polymer solution was studied. By measuring different light transmission rates of change in the different kinds of salt solution, the change rule of its critical solution temperature was identified.Key words: temperatu
9、re sensitive polymer; critical solution temperature; phase transition behavior; add salt1 绪论1.1 引言智能材是指具有感知环境(包括内环境和外环境)刺激，对之进行分析、处理、判断，并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命1。环境响应性
10、材料是一类在环境因素刺激下，自身的某些物理或化学性质会发生相应变化的材料，当外界环境(包括温度、pH、离子强度、光、电场和磁场等)发生微小变化时，材料的某些性质如相态、体积、形状、表面能、反应速率以及识别能力等随之发生改变。温度敏感性聚酰胺是目前研究较多的环境响应性材料，这是由于温度变化不仅在自然界存在很多，而且很容易靠人工实现。本实验所研究的温敏型聚酰胺属于智能高分子材料中的敏感材料这一类，也有人把它归到环境响应性材料一类。温敏性聚酰胺的一个重要特性就是临界溶解温度，所谓临界溶解温度是指聚酰胺和溶剂（或其它聚酰胺）的相发生不连续变化的温度点。如果在某一特定温度以下，聚酰胺溶液（通常为水溶液）
11、只有一相，而在此温度以上发生相分离，那么这一特定温度（与聚酰胺溶液浓度有关）为低临界溶解温度（LCST）；相反，则被称作高临界溶解温度（HCST）。2-3本实验主要通过研究聚酰胺溶液及其不同浓度外加盐的透光率随温度变化规律及LCST变化规律来研究聚酰胺的温度敏感性。温敏型高分子常含有取代酰胺、醚键、羟基等官能团。如聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）、甲基纤维素、羟基丙基纤维素(HPC)、聚乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物(PVA)、聚氨酯（PU）等4,5。研究表明，很多N-烷基丙烯酰胺类聚酰胺都具有温敏特性6- 8。目前国内外关于对环境敏感水溶性聚酰胺如聚异丙基丙烯酰胺(PN IPAm ) 9 、
12、聚氧化乙烯(PEO) 10 、聚乙烯吡咯烷酮(PV P) 11 等研究比较热门。1.2温度敏感性聚酰胺及其应用1.2.1温度敏感性聚酰胺温度是外界刺激中使用最为广泛的，这是由于改变温度不仅易于控制，而且可以方便地应用于体外和体内。温度敏感性聚酰胺的一个独特性质是存在临界溶解温度。12临界溶解温度是聚酰胺溶液发生相分离的临界温度，如果聚酰胺在某一温度以下溶解，而在此温度以上聚酰胺溶液出现相分离，那么这个温度就称为最低临界溶解温度(LCST);与之相反，如果聚酰胺在某一温度以上溶解，而在此温度以下时聚酰胺溶液发生相分离，这个温度则称为最高临界溶解温度(UCST)。1.2.2温度敏感聚酰胺的应用（1
13、）用于培养细胞的分离生物分离技术13 是在生物学、细胞学、微生物学、生物化学、化学等学科的有关技术的基础上发展起来的。其原理是利用各种物质本身固有的特性，如物质吸附、结合、渗透等实现物质分离。高分子凝胶因其响应特性成为这一领域的新兴代表。 （2）在纺织服装上的应用14传统保温纺织品与智能调温纺织品的主要区别在于智能调温纺织品能够自动调节温度以适应人体需求。温敏材料起到了关键性的作用。作为温敏材料，有机相变材料温敏聚酰胺和无机相变材料均可通过微胶囊、改性纤维或织物整理等方法应用于纺织服装。在纺织服装方面，可制成自动调温的服装，这种服装可根据外界环境的温度变化，为人体提供一个舒适的微气候环境，在人
14、体与外界环境之间，对人体体温起到积极的调节作用。应用在运动性服装上，温敏聚酰胺吸收运动员剧烈运动产生的大量热量，使得穿着者避免了过快的体温上升出现的高温现象，对运动员造成不良的影响。美国Outlast 公司、丹麦Quilts 公司等是生产智能调温纺织品的主要公司。另外，美国研究人员开发了一种新型的智能潜水服，其外层是闭孔氯丁橡胶泡沫材料，中间夹层是温敏性水凝胶与开孔的聚氨酯泡沫材料的复合物Smartskin，这层复合物将整套潜水服变成一套温度响应性的水流控制系统，通过它来调节水对织物的透过性能，实现自动保温。智能防水透湿织物15能对人体温度变化做出积极的响应，给人体带来最大的舒适度热敏性形状记忆聚酰胺，具有质量轻、成本低、形状记忆温度易调节、易着色、形变量大、容易赋形、易于激发的特性，因此得到了广泛的开发和应用。自2003 年以来，香港理工大学形状记忆纺织品研发中心通过各种技术，利用形状记忆聚氨酯进行纺纱、织物整理和成衣整理，以赋予纺织品形状记忆的功能。胡金莲博士作为研发中心的首席研究员，对形状记忆纺织品的研究卓有成效。（3） 表面改性通过一定的方法，将温敏聚酰胺接枝于一定的载体上，以达到一定的功效。
