ACRYREX CM-211

聚甲基丙烯酸基纳米水凝胶的“绿色”合成

智能纳米水凝胶，又称为刺激响应性纳米水凝胶，是一类结构和性能在外界刺激的作用下能发生可逆变化的、粒径在纳米或亚微米尺度的水凝胶粒子． 外界刺激包括环境温度、介质的pH 值和离子强度的变化，以及光、磁场、特定的化学或生物物质等． 由于小尺寸和大比表面积，智能纳米水凝胶能快速响应微环境中的刺激，因而在**输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、智能微反应器、吸附与分离等方面具有良好的应用前景，已成为智能材料和纳米材料的重要研究内容．

pH 刺激响应性纳米水凝胶通常由具有交联结构的带弱酸性基团或弱碱性基团的聚电解质组成，也可由同时带这两种基团的两性聚电解质组成． 通常采用有机相( 蒸馏/回流) 沉淀聚合法、反相乳液聚合法或自组装法制备pH 刺激响应性纳米水凝胶。

在生物医学应用需求和环保要求的推动下，ACRYREX CM-211 PMMA在纯水相中合成pH 刺激响应性纳米水凝胶的方法得到了发展． 一是采用( 种子) 沉淀共聚方法制备基于聚( N-异丙基丙烯酰胺) 的纳米水凝胶． 缺点是pH 敏感功能单体的引入量( ＜10 wt%) 非常有限，难以制备高功能基团含量的纳米水凝胶． 二是采用大分子辅助的原位( 接枝)聚合法，制备基于天然大分子衍生物的纳米水凝胶。

ACRYREX CM-211 PMMA基纳米水凝胶的形成机理

由于PMMA 聚合物的水溶性，在水中聚合MAA 时，ACRYREX CM-211 PMMA只能在极稀浓度下制备得到纳米水凝胶粒子，而在通常的条件下，往往生成宏观的水凝胶． 在这里，利用乳胶种子模板以及分子间的特殊相互作用，使PMMA 在模板表面选择性生长，从而实现了PMMA 基纳米水凝胶的水相制备． 图1 给出了PMMA 基纳米水凝胶的形成机理示意图． 反应初期加入的甲基丙烯酸甲酯单体首先发生聚合，生成尺寸很小的、由阳离子表面活性剂CTAB 稳定的PMMA 种子乳胶． 然后，加入非离子表面活性剂吐温-20，在PMMA 种子乳胶表面形成由吐温-20 和CTAB 共同组成的稳定层，避免MAA 单体加入时，MAA 与PMMA 种子乳胶表面的CTAB 发生正负电荷作用而导致ACRYREX CM-211 PMMA 种子失稳和沉淀． *后加入的MAA 单体和MBA 交联剂共聚生成的PMMA 交联网络，通过与PMMA 种子乳胶表面的CTAB 发生正负电荷作用，得以沉积在种子乳胶表面，从而生成以PMMA 为核、交联PMMA 为壳的PMMA 基纳米水凝胶。

ACRYREX CM-211 PMMA基纳米水凝胶的流体力学直径及分布

改变MAA 的用量制得的PMMA 基纳米水凝胶在pH 2 介质中的流体力学直径分布图．当MAA 的用量由2 mL 增加至3 mL 时，ACRYREX CM-211 PMMA基纳米水凝胶的流体力学直径分布曲线仍为单峰分布，且整体向右移动． 增加MAA 的用量，在PMMA种子乳胶的表面生成了更厚的交联PMMA 壳层，因而，纳米水凝胶的尺寸变大． 当ACRYREX CM-211 PMMA的用量继续增加至5 mL 时，纳米水凝胶的流体力学直径分布曲线变为双峰分布，其主峰的位置( 50 ～ 500nm) 与3 mL MAA 制备的纳米水凝胶的接近，同时，在10 ～ 40 nm 处出现了1 个明显的小峰． 说明，当MAA 用量过高时，部分MAA 会在水中聚合

ACRYREX CM-211 PMMA 基纳米水凝胶的红外表征

与PMMA 的红外谱图相比，PMMA 基纳米水凝胶中2931 cm － 1 和2859 cm － 1 2 处的吸收相对于2990 cm － 1 处的明显增强，而表面活性剂CTAB 和吐温-20 在这两处均出现了强的特征吸收峰． 这也说明PMMA 基纳米水凝胶中仍残留了一些CTAB．

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