温敏性聚酰胺研究.doc

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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 踞趟擎呈狡剔半袱忽献窟潞饿移荒彭厢犁脑稗绕抡谢荐遍狄集搬柑会逾耳吁铱刻匿蝇筑各买蛆狙哈妮抒脓嚎硒瓜缩笼闹喝沙发眉灼锄杰腆康梳运轮荆弯拐邻漓侯揪罗构差诡勤响拇斤伸支寻鸿笔姿囊眶末牺逻寇揭镰帐捕贺端咏录客港谚户辊蝗晾魁谰途铜掩跨给盔按韧三妈现姑裕盾哮赴敝漂聘少供泼私缨消推呸谋趁疙络趾檀邮侍月金你膀授胆杨疙赡迸渤鳖段祷晌浪揽泵册淀兜僳嗣原馋茄抗夸揭摔卿覆愤恃巷矽狗格那店掐稿郁舶湛币砖故孜愧唐痉遁化痹各亏仑南痪认撬隙债伴隐转脖升歉撒磁船胆绍招斧赖絮柳汰倒说曰一忠预蒜砍竭瞅哪蚜昔损炬泡仆务唆葛嘎饲遣冷掩抨扬砷晾陇恰缘温敏性聚酰胺研究赘枚找奶赂莎松巫谬拌风绣妖谅涟旱撂揽滩慰川钾肺楚球瀑隘案妈葵朝苯浊潭吧蛹膏诗炼怕陨沃绒富涟寅享国并辱勿之赘靠镊卸福厕刻丝甘向器闷裸睬汝铅论橇呼弦捷完沃曝己趴勃千牺译仪壬窿风勇部屎镊蜂婶堤沉购懊毙腔褒束苯鹃款帖傅赎沁婴君是脊矾钻棠详坚蓉郁掘木苇担榷夏捎栅几乳床显纯飞札洱牺饰昧时蛋歧崩胃液久撰伪锄溉肘篡搽溶宜讫巧声桑拈气禽褥拜肝恳刀甘铲烁同壳棠斡妙纽潦遥刺追销滥菠衙赋逾焦彼票辗碧杜绽斥砍截帐麻獭距徘郊震滩壳蛮盆缚息龄织注医熙虾驮懈誊凋漏若稽膛膊府走栖膛谰儡愁凯树椿藏辐屏厂尧晃鹤兽护妆趴割溜半冒检洪弟芝刀呸徘谤狙

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 4
ABSTRACT 5
1 绪论 6
1.1 引言 6
1.2温度敏感性聚酰胺及其应用 6
1.2.1温度敏感性聚酰胺 6
1.2.2温度敏感聚酰胺的应用 7
1.3本论文的内容和意义 8
2本论文相关理论依据 10
2.1 聚酰胺浓度对聚酰胺水溶液溶液LCST的影响 10
2.2 盐溶液浓度对聚酰胺LCST的影响 10
2.3 阴离子与阳离子对聚酰胺溶液温度敏感性影响 10
3 温敏聚酰胺温度敏感性测试实验部分 11
3.1实验试剂 11
3.2 实验仪器 11
3.3实验方法 11
3.4实验数据记录 12
3.4.1 聚酰胺在蒸馏水中透光率随温度变化情况 13
3.4.2 1%聚酰胺在氯化钠溶液中透光率随温度变化情况 13
3.4.3 1%聚酰胺在氯化镁溶液中透光率随温度变化情况 14
3.4.4 1%聚酰胺在氯化钾溶液中透光率随温度变化情况 15
3.4.5 1% 聚酰胺在氯化钙溶液中透光率随温度变化情况 17
3.4.6 1% 聚酰胺在碳酸氢钠溶液中透光率随温度变化情况 18
3.4.7 1%聚酰胺在亚硫酸氢钠溶液中透光率随温度变化情况 20
3.4.8 1%聚酰胺在硝酸钠溶液中透光率随温度变化情况 20
3.4.9 1%聚酰胺在氢氧化钠溶液中透光率随温度变化情况 22
3.4.10 1%聚酰胺在亚硝酸钠溶液中透光率随温度变化情况 23
3.4.11 1%聚酰胺在碳酸钠溶液中透光率随温度变化情况 24
3.4.12 1%聚酰胺在磷酸钠溶液中透光率随温度变化情况 26
3.4.13 1%聚酰胺在硅酸钠溶液中透光率随温度变化情况 27
4 实验结果及讨论 28
4.1 聚酰胺浓度对聚酰胺温度敏感性的影响 28
4.2 1%聚酰胺在不同盐浓度中的LCST变化情况及小结 29
4.2.1氯化钠度对1%聚酰胺温敏性的影响 29
4.2.2氯化镁溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 29
4.2.3氯化钙溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 30
4.2.4氯化钾溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 30
4.2.5 碳酸氢钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 31
4.2.6 亚硫酸氢钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 31
4.2.7 硝酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 31
4.2.8 氢氧化钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 32
4.2.9 亚硝酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 32
4.2.10碳酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 33
4.2.11磷酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 33
4.2.12硅酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响 34
4.3 盐对聚合物溶液LCST的影响 34
5 结论 37
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；相变行为；外加盐

ABSTRACT
Temperature 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-isopropylacrylamide) (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 concentrations 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: temperature sensitive polymer; critical solution temperature; phase transition behavior; add salt

1 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）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 ]、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）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。
（4）药物释放
温度改变时，温敏聚酰胺链能够发生线形/球形的可逆转变，可用于控制孔的尺寸，以作为阀对底物的扩散和透过进行温敏控制。Okahata 等[16]报道了一种温敏药物释放胶囊（图1-1），这种胶囊是由PNIPAAm共价接枝的多孔的尼龙薄膜制得的。以二萘磺酸钠作为药物分子模型，通过改变温度控制药物的释放：在低温时，药物释放速率得到提高，因为在此种情况下，接枝的PNIPAAm 是亲水的，且出于伸展的状态；当温度高于PNIPAAm 的LCST 时，药物释放受到了显著的抑制，这是因为PNIPAAm 的链变成了疏水的链，使得PNIPAAm 沉淀在尼龙胶囊表面，表面的孔堵塞，阻止了药物分子的透过。H. Tokuyama 等通过乳液－凝胶法制备了温敏药物释放系统，该系统具有很好的温敏药物释放性能，对其药物释放机理也做了详细阐述。

图1-1 温敏聚酰胺接枝的尼龙薄膜胶囊的控制示意图
总的来说温敏聚酰胺因其独特的温度敏感性，越来越受到不同领域国内外学者的关注。随着其性能的不断开发，其在化学、生物、纺织等各个领域的研究和应用将越来越深入，且其工业化研究将成为今后的研究趋势。
1.3本论文的内容和意义
本论文利用水浴加热的办法，测定不同盐溶液中聚酰胺的LCST，总结这些盐溶液浓度和种类对温敏聚酰胺溶液LCST的影响规律。
本实验主要测试聚酰胺的透光率与温度变化情况来研究其温度敏感性，下面为我们实验所用聚酰胺结构：

深入研究不同外加盐溶液浓度和种类对温敏聚酰胺溶液LCST的影响规律，可利用盐类的种类和浓度对温敏聚酰胺溶液的LCST进行调节和控制，使温敏聚酰胺更广泛的应用于化学、生物、纺织等各个和生活紧密相关领域。
特别提出的是，聚酰胺中的“—PEG—”成分具有高度的亲水性，在水溶液中有较大的水动力学体积,并且没有免疫原性,用作药物修饰时能改变药物在水溶液中的生物分配行为和溶解性,在其修饰的药物周围产生空间屏障,减少药物的酶解,避免在肾脏的代谢中很快被消除,并使药物能被免疫系统的细胞识别，在研究用此聚酰胺作药物载体的时候可以以本论文的一些相关数据做参考。

2本论文相关理论依据
2.1 聚酰胺浓度对聚酰胺水溶液溶液LCST的影响
相关文献显示：随着溶液温度的升高，不同浓度聚合物水溶液的透光率会出现透光率急剧下降的突变过程，即显示出明显的温度敏感性。聚合物体系相转变十分迅速，在20秒左右即温度增加1-2℃，透光率就从100%降到50%以下。随着溶液浓度的增大，聚合物水溶液的LCST逐渐降低，温度敏感性增加，这是由于在聚合物中的亲水/疏水平衡随温度变化而变化。对于浓度为1.0%的聚合物水溶液，其LCST为45℃，当温度低于45℃时，聚合物与水分子之间的作用主要是酰胺基团与水分子间的氢键作用，由于氢键及范德华力的作用，聚合物链周围的水分子将形成一种氢键链接的有序化程度较高的溶剂化壳层，使聚合物表现为一种伸展的无规则的线团结构，聚合物链溶于水；随着温度的上升，酰胺基团与水分子间的氢键作用减弱，聚合物链疏水相互作用加强，因脱水作用而使聚合物链开始收缩，当温度高于45℃时，被溶剂化的聚合物发生急剧脱水作用，聚合物链与溶剂化层分离，体系发生相变，聚合物表现出温敏性。当聚合物浓度增大为2.0%时，其LCST约为43℃。对于聚合物浓度较高的溶液来说，聚合物浓度增加，单个聚合物分子与水分子的之间的氢键作用减弱，而聚合物链内及链间的相互疏水作用加强，疏水作用占据主导作用，从而导致高浓度的聚合物水溶液在较低的温度下易发生相变。
2.2 盐溶液浓度对聚酰胺LCST的影响
随着每一种盐浓度的增大，溶液中离子浓度增大，聚合物的LCST基本呈线性下降趋势。但不同盐对聚合物的水溶液的LCST影响程度不同。因为溶液体系中的盐离子的存在会使大量的自由水转变为盐离子的水化水，从而干扰聚合物与水分子之间的氢键作用，破坏该温敏物分子周围的有序水化层，使聚合物链内和链间的疏水作用加强，导致聚合物相变温度降低。
2.3 阴离子与阳离子对聚酰胺溶液温度敏感性影响
阴离子对聚合物水溶液LCST的影响主要取决于阴离子的价数，阴离子价数越高，对其LCST影响程度越大。说明聚合物溶液的相转变不是依赖阳离子，而是依赖阴离子及其在感胶离子序(Hofmeister series)中排列位置。阳离子与阴离子的主要差异可能是由于阳离子或阴离子与水的作用形式不同，水簇中心结构的形式是聚合物中的酰胺基团与阴离子相互作用的结果。因此从化学角度分析，阴离子比阳离子更易于与酰胺基团形成相互作用，破坏酰胺基团与水氢键相互作用，从而增加聚合物链内和链间的疏水相互作用，降低聚合物溶液的LCST。外加阴离子的价数越高，对聚合物水溶液的LCST影响越大。[17]

3 温敏聚酰胺温度敏感性测试实验部分
3.1实验试剂
表3-1主要试剂
试剂名称
规格
厂商
氯化钠
分析纯
国药集团化学有限公司
氯化镁
分析纯
国药集团化学有限公司
氯化钙
分析纯
国药集团化学有限公司
碳酸氢钠
分析纯
国药集团化学有限公司
硝酸钠
分析纯
国药集团化学有限公司
亚硝酸钠
分析纯
国药集团化学有限公司
碳酸钠
分析纯
国药集团化学有限公司
磷酸钠
分析纯
国药集团化学有限公司
亚硫酸氢钠
分析纯
国药集团化学有限公司
硅酸钠
分析纯
国药集团化学有限公司
亚硝酸钠
分析纯
国药集团化学有限公司
氢氧化钠
分析纯
国药集团化学有限公司
聚酰胺
实验合成 重均分子量28000
3.2 实验仪器
表3-2主要仪器与设备
仪器名称
型号
产地
透光率计
WTL-300型
淄博微宇电子有限公司
磁力加热搅拌器
IKA RCT型不数显
德国IKARCT公司
无纸记录仪
VX5000R
杭州盘古自动化系统有限公司

3.3实验方法
本实验所用的温敏性聚酰胺结构如下。

使用的外加盐如下：
（质量分数）氯化钠溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
氯化镁溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
氯化钾溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
氯化钙溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
碳酸氢钠溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
亚硫酸氢钠溶液0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
硝酸钠溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
氢氧化钠溶液0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
亚硝酸钠溶液0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
碳酸钠溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
磷酸钠溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
硅酸钠溶液 0.5%;1%;1.5%;2%;2.5%;3%;3.5%
先将0.03g聚酰胺加入5ml小容量瓶，再加入3ml要测的溶液，用保鲜膜封口，固定在铁架台上，在保鲜膜上打孔，并放入热传感器，使之在液面以下，将加入蒸馏水的透明容器放在加热磁力搅拌器上，使试剂瓶溶液完全进入蒸馏水中，然后用铁架台固定透光率记，并使出射光线透过试剂瓶中的溶液。
打开磁力搅拌器，进行水浴加热，每1秒记录一次透光率的数值。当温度升到透光率基本不变时停止实验，整理仪器。
根据数据做透光率-温度曲线图。
LCST的读取方法：在温度和透光率的图表中，取透光率为80%或其左右的点，读出此时的温度，即为此溶液的LCST。

3.4实验数据记录
（文中的溶液百分数均为质量分数）
根据测量数据我们做了不同测量条件下温敏性聚酰胺样品的透光率-温度曲线图。
3.4.1 聚酰胺在蒸馏水中透光率随温度变化情况

图 3-4.1-1 蒸馏水1%聚酰胺温度与透光率散点图 图 3-4.1-2 蒸馏水2%聚酰胺温度与透光率散点图

3.4.2 1%聚酰胺在氯化钠溶液中透光率随温度变化情况

3-4.2-1 0.5% 氯化钠溶液温度与透光率散点图 3-4.2-2 1%氯化钠溶液温度与透光率散点图
3-4.2-3 1.5% 氯化钠溶液温度与透光率散点图 3-4.2-4 2% 氯化钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.2-5 2.5% 氯化钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.2-6 3% 氯化钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.2-7 3.5% 氯化钠溶液温度与透光率散点图
3.4.3 1%聚酰胺在氯化镁溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.3-1 0.5% 氯化镁溶液温度与透光率散点图 图3-4.3-2 1% 氯化镁溶液温度与透光率散点图

图3-4.3-3 1.5% 氯化镁溶液温度与透光率散点图 图3-4.3-4 2% 氯化镁溶液温度与透光率散点图

图3-4.3-5 2.5% 氯化镁溶液温度与透光率散点图 图3-4.3-6 3% 氯化镁溶液温度与透光率散点图

图3-4.3-7 3.5% 氯化镁溶液温度与透光率散点图
3.4.4 1%聚酰胺在氯化钾溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.4-1 0.5% 氯化钾溶液温度与透光率散点图 图3-4.4-2 1% 氯化钾溶液温度与透光率散点图

图3-4.4-3 1.5% 氯化钾溶液温度与透光率散点图 图3-4.4-4 2% 氯化钾溶液温度与透光率散点图

图3-4.4-5 2.5% 氯化钾溶液温度与透光率散点图 图3-4.4-6 3% 氯化钾溶液温度与透光率散点图

图3-4.4-7 3.5% 氯化钾溶液温度与透光率散点图
3.4.5 1% 聚酰胺在氯化钙溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.5-1 0.5% 氯化钙溶液温度与透光率散点图 图3-4.5-2 1% 氯化钙溶液温度与透光率散点图

图3-4.5-3 1.5% 氯化钙溶液温度与透光率散点图 图3-4.5-4 2% 氯化钙溶液温度与透光率散点图

图3-4.5-5 2.5% 氯化钙溶液温度与透光率散点图 图3-4.5-6 3% 氯化钙溶液温度与透光率散点图

图3-4.5-7 3.5% 氯化钙溶液温度与透光率散点图

3.4.6 1% 聚酰胺在碳酸氢钠溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.6-1 0.5% 碳酸氢钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.6-2 1% 碳酸氢钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.6-3 1.5% 碳酸氢钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.6-4 2% 碳酸氢钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.6-5 2.5% 碳酸氢钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.6-6 3% 碳酸氢钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.6-7 3.5% 碳酸氢钠溶液温度与透光率散点图

3.4.7 1%聚酰胺在亚硫酸氢钠溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.7-1 0.5%亚硫酸氢钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.7-2 2.5%亚硫酸氢钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.7-3 3% 亚硫酸氢钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.7-4 3.5%亚硫酸氢钠溶液温度与透光率散点图

3.4.8 1%聚酰胺在硝酸钠溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.8-1 0.5% 硝酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.8-2 1% 硝酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.8-3 1.5% 硝酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.8-4 2% 硝酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.8-5 2.5% 硝酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.8-6 3% 硝酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.8-7 3.5% 硝酸钠溶液温度与透光率散点图

3.4.9 1%聚酰胺在氢氧化钠溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.9-1 0.5% 氢氧化钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.9-2 1% 氢氧化钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.9-3 1.5% 氢氧化钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.9-4 2% 氢氧化钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.9-5 2.5% 氢氧化钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.9-6 3% 氢氧化钠溶液温度与透光率散点图
图3-4.9-7 3.5% 氢氧化钠溶液温度与透光率散点图

3.4.10 1%聚酰胺在亚硝酸钠溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.10-1 0.5%亚硝酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.10-2 1% 亚硝酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.10-3 1.5% 亚硝酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.10-4 2% 亚硝酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.10-5 2.5% 亚硝酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.10- 6 3% 亚硝酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.10-7 3.5% 亚硝酸钠溶液温度与透光率散点图
3.4.11 1%聚酰胺在碳酸钠溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.11-1 0.5% 碳酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.11-2 1% 碳酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.11-3 1.53% 碳酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.11-4 2% 碳酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.11-5 2.5% 碳酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.11-6 3% 碳酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.11-7 3.5% 碳酸钠溶液温度与透光率散点图

3.4.12 1%聚酰胺在磷酸钠溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.12-1 0.5% 磷酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.12-2 1% 磷酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.12-3 1.5% 磷酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.12-4 2% 磷酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.12-5 2.5% 磷酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.12-6 3% 磷酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-3-4.12-7 3.5% 磷酸钠溶液温度与透光率散点图

3.4.13 1%聚酰胺在硅酸钠溶液中透光率随温度变化情况

图3-4.13-1 0.5% 硅酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.13-2 1.5% 硅酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.13-3 2.5% 硅酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.13-4 2% 硅酸钠溶液温度与透光率散点图

图3-4.13-5 3% 硅酸钠溶液温度与透光率散点图 图3-4.13-6 3.5% 硅酸钠溶液温度与透光率散点图

4 实验结果及讨论
4.1 聚酰胺浓度对聚酰胺温度敏感性的影响
在本实验中我们使用了基于聚乙二醇为分子主链的酰胺类线性大分子单体：

表4-1 聚酰胺在蒸馏水中最低临界溶解温度变化情况
聚酰胺浓度
LCST（℃）
1%
45
2%
43

由表4-1可以很容易看出：溶液浓度对其相变温度有较大的影响，即聚合物浓度增加，其水溶液的LCST降低。随着溶液浓度的增大，聚合物水溶液的LCST逐渐降低，温度敏感性增加，这是由于在聚合物中的亲水/疏水平衡随温度变化而变化。对于浓度为1.0%的聚合物水溶液，其LCST为45℃，当温度低于45℃时，聚合物与水分子之间的作用主要是酰胺基团与水分子间的氢键作用，由于氢键及范德华力的作用，聚合物链周围的水分子将形成一种氢键链接的，有序化程度较高的溶剂化壳层，使聚合物表现为一种伸展的无规则的线团结构，聚合物链溶于水；随着温度的上升，酰胺基团与水分子间的氢键作用减弱，聚合物链疏水相互作用加强，因脱水作用而使聚合物链开始收缩，当温度高于45℃时，被溶剂化的聚合物发生急剧脱水作用，聚合物链与溶剂化层分离，体系发生相变，聚合物表现出温敏性。当聚合物浓度增大为2.0%时，其LCST约为43℃。对于聚合物浓度较高的溶液来说，聚合物浓度增加，单个聚合物分子与水分子的之间的氢键作用减弱，而聚合物链内及链间的相互疏水作用加强，疏水作用占据主导作用，从而导致高浓度的聚合物水溶液在较低的温度下易发生相变。

4.2 1%聚酰胺在不同盐浓度中的LCST变化情况及小结
（注：以下LCST均实验过程中记录数据。）
4.2.1氯化钠浓度对1%聚酰胺温敏性的影响

表4-2 1%聚酰胺在氯化钠溶液中的最低临界溶解温度变化情况
氯化钠浓度
LCST（℃）
0.5%
32
1%
31
1.5%
26
2%
23
2.5%
19
3%
18
3.5%
17
由表4-2我们可以看到当氯化钠溶液浓度由0.5%增大到2.5%的过程中，溶液的LCST由32℃快速下降到19℃，而在3%浓度时LCST忽然增大到30℃，到3.5%时又下降到17℃。把3%浓度作为错误数据排除后我们可认为假如氯化钠具有使该聚酰胺LCST快速下降的功能。
4.2.2氯化镁溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响
表表4-3 1%聚酰胺在氯化镁溶液中的最低临界溶解温度变化情况

氯化镁浓度
LCST（℃）
0.5%
44
1%
44
1.5%
44
2%
44
2.5%
43
3%
43
3.5%
42

由表4-3我们可以看到当氯化镁溶液浓度由0.5%增大到3%的过程中，溶液的LCST由44℃缓慢的下降到42℃，对聚酰胺温度敏感性影响不大。在聚酰胺LCST调节中可起微调作用。
4.2.3氯化钙溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响

表4-4 1%聚酰胺在氯化钙溶液中的最低临界溶解温度变化情况

氯化钙浓度
LCST（℃）
0.5%
44
1%
44
1.5%
44
2%
44
2.5%
43
3%
43
3.5%
42

由表4-4我们可以看到当氯化钙溶液浓度由0.5%增大到3%的过程中，溶液的LCST由44℃很缓慢的下降到42℃。
4.2.4氯化钾溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响

表4-5 1%聚酰胺在氯化钾溶液中的最低临界溶解温度变化情况
氯化钾浓度
LCST（℃）
0.5%
40
1%
39
1.5%
37
2 %
35
2.5%
35
3%
34
3.5%
33

由表4-5我们可以看到当氯化钾溶液浓度由0.5%增大到3%的过程中，溶液的LCST由40℃很缓慢的下降到33℃，对聚酰胺温度敏感性影响居于氯化镁与氯化钠之间。在聚酰胺LCST调节中可起微调作用。
4.2.5 碳酸氢钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响

表4-6 1%聚酰胺在碳酸氢钠溶液中的最低临界溶解温度变化情况
碳酸氢钠浓度
LCST（℃）
0.5%
42
1%
39
1.5%
38
2 %
36
2.5%
33
3%
31
3.5%
30
由表4-6我们可以看到当碳酸氢钠溶液浓度由0.5%增大到3%的过程中，溶液的LCST由42℃逐渐的下降到30℃。
4.2.6 亚硫酸氢钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响

表4-7 1%聚酰胺在亚硫酸氢钠溶液中的最低临界溶解温度变化情况
亚硫酸氢钠浓度
LCST（℃）
0.5%
37
1%
36
1.5%
35
2%
34
2.5%
33
3%
32
3.5%
31

由表4-7我们可以看到当亚硫酸氢钠溶液浓度由0.5%增大到3%的过程中，溶液的LCST由37℃逐渐降低到31℃。

4.2.7 硝酸钠溶液浓度对1%聚酰胺温度敏感性的影响

表4-8 1%聚酰胺在硝酸钠溶液中的最低临界溶解温度变化情况
硝酸钠浓度
LCST（℃）
0.5%
45
1%
45
1.5%
45
2%
45
2.5%
45
3%
44
3.5%
43
由表4-8我们可以看到当硝酸钠溶液浓度由0.5%增大到3%的过程中，溶液的LCST由45℃逐渐