微水凝膠,簡稱微凝膠,是一種尺寸在微納米級別的交聯的膠體粒子,在多個領域如:載藥與可控釋放,催化,分離,化學傳感器等具有廣泛應用。
目前已報到的可用于在水中制備微凝膠的方法有無皂乳液聚合(SFEP),微乳液聚合,反相乳液聚合及預聚物再交聯等,其中無皂乳液聚合以其后處理簡單,所得微凝膠表面沒有殘留表面活性劑等優點被廣泛使用。然而,無皂乳液聚合法要求聚合物在聚合初期在水溶液中發生相變形成坍塌小球,進而被交聯固定形成微凝膠。目前可用于無皂乳液聚合的骨架單體的范圍很有限,如N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM),N-乙烯基己內酰胺(VCL)等。采用完全水溶性聚合物作為微凝膠骨架,通過SFEP法在水溶液中制備微凝膠仍然是該領域的重要挑戰之一。
浙江大學高分子科學與工程系杜濱陽教授課題組最近在該領域的研究取得了突破性進展,他們創新性地利用兒茶酚基團與聚合物增長鏈端自由基間的反應性,以多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)為共聚單體,無需添加其他交聯劑,將適用于無皂乳液聚合的單體范圍大大地拓寬。該工作分別以N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM),N-乙烯基己內酰胺(VCL),N-(3-二甲氧基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPM),丙烯酰胺(AM),N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA),N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)為主單體,多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)為共單體在70 ℃水溶液中通過無皂乳液聚合方法成功制備得到了六種穩定的微凝膠。
交聯網絡結構的形成機理主要歸因于在無皂乳液聚合過程中,共聚物鏈上未保護的兒茶酚基團與共聚物增長鏈的端自由基發生反應,從而形成交聯點。
該工作發表于Macromolecules 2017, 50, 5285?5292,論文第一作者為博士生薛錦巧。該研究工作得到了國家自然科學基金優秀青年基金和面上項目的資助。
論文鏈接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.7b01304?journalCode=mamobx