线性P(NIPA-co-SA)水凝胶的温敏特性研究

"邓军,杨漪,唐凯.线性P(NIPA-co-SA)水凝胶制备及温敏性能[J].煤炭学报,2014,39(1):154-160. doi:10.13225/j.cnki.jccs.2013.0306" 本文主要探讨了线性共聚物P(NIPA-co-SA)水凝胶的制备方法及其温敏性质。线性P(NIPA-co-SA)水凝胶是通过自由基聚合技术合成的，这种聚合方法是化学反应中常用的一种策略，它涉及引发剂产生的自由基与单体之间的链增长反应，形成线性的共聚物分子。 在材料的结构分析上，研究人员运用了傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)来鉴定聚合物的化学结构，这是一种通过分析物质对不同波长红外光的吸收情况来确定其化学键和官能团的方法。此外，凝胶渗透色谱仪(GPC)则用于分析分子量及其分布，这对于理解材料的物理性质和潜在的应用至关重要。 在性能测试方面，P(NIPA-co-SA)水凝胶的温度敏感性能通过浊度、黏度以及差示扫描量热法(DSC)进行了表征。浊度变化反映了溶液在不同温度下的清澈程度，常用于检测水凝胶的溶解与交联状态；黏度测量揭示了材料在升温时流动性的变化；而DSC则能直接测定材料的相变温度，如较低临界溶解温度(LCST)，这是一种材料从溶解状态转变为不溶状态的温度。 实验结果显示，P(NIPA-co-SA)水凝胶具有显著的温度敏感特性，即其LCST会随着共聚物中N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)和苯乙烯(SA)单体比例的改变而变化。当SA的比例增加时，LCST会升高，但响应速率却会降低。这表明SA的加入可以调控水凝胶的温度响应行为。通过建立单体配比与LCST的非线性回归模型，研究者发现可以精确调整合成工艺参数，从而控制P(NIPA-co-SA)水凝胶的LCST在30℃至90℃的范围内，这在煤炭火灾预防和控制中具有实际应用价值，因为这种温敏水凝胶可以在不同温度下实现不同的物理状态，从而有效地适应火场环境。 关键词涉及到的核心概念包括N-异丙基丙烯酰胺（PNIPA），这是一种常见的温度敏感单体，常用于制备温敏性水凝胶；水凝胶，是指在水中形成的三维网络结构，可以对环境条件做出响应；温度敏感性，是指材料性质随温度变化的特性，对于智能材料尤其重要；体积相转变，指的是材料在特定温度下发生的物理状态变化，如从溶胀到收缩。 该研究为制备具有可调LCST的温敏水凝胶提供了理论基础和实践指导，对于开发新型防火材料和智能材料领域具有重要意义。通过优化单体配比和合成工艺，可以定制适用于特定温度范围的P(NIPA-co-SA)水凝胶，这在煤炭行业以及其他需要温度调控功能的领域有着广泛的应用前景。