基于罗丹明的力致变色水凝胶的制备和表征

发布时间：2020-12-24 13:39

　　刺激响应性水凝胶能够对外界环境的刺激作用产生响应,其物理或化学性质包括凝胶的形状和尺寸、光学性质、导电性以及力学性能等会发生明显变化。因此,它们在诸多领域都具有较好的应用价值。其中,力致变色水凝胶作为一种新型的刺激响应性水凝胶得到了广泛关注。这是因为,在外力作用下,水凝胶的表观颜色或荧光色可以产生明显改变;同时,当外界应力被撤去后或经过其他手段处理后,其光学性质可以逆回。基于这一特性,力致变色水凝胶在应力/应变传感、智能显示和信息存储等领域具有重要应用前景。力敏基元是一类对力敏感的小分子基团,常常被用于开发力响应性聚合物材料。其中,部分力敏基元具有力致变色的特性,如果将这些力致变色的力敏基元共价键接到水凝胶网络中,或许可以赋予水凝胶力致变色的性质。然而不幸的是,力敏基元往往高度疏水,很难被直接引入到水凝胶中。因而设计和开发有效的水凝胶制备方法,将具有力致变色特性的力敏基元引入到水凝胶网络中,对于开发新型力致变色水凝胶意义重大。在本文中,我们主要利用具有力致变色和力致荧光特性的罗丹明力敏基元作为功能组分,通过借鉴和发展新的水凝胶制备方法,开发出了力致变色胶束水凝胶、力致变色双网络水凝胶及... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２基于海藻酸钠／Ｆ１２７的水凝胶及基于Ｆ１２７的水凝胶的形成机理图＠１

［３６］在室温条件下将二苯甲醛封端的ＰＥＧ?（聚乙二醇）的水溶液与壳聚糖的水溶??液混合，醛基与壳聚糖上的氨基即发生反应形成席夫碱；同时，当体系的固含量??为４－８ｗｔ％时，两组分混合后６０ｓ内便可以迅速形成水凝胶（图１．３）。由于席夫??碱对溶液的ｐＨ敏感，在酸性条件下，水凝胶会破胶并转变为溶胶；向溶液中加??碱，体系又迅速凝胶化，这种溶胶－凝胶转变在ｐＨ的刺激作用下可以反复进行。??同时，由于席夫碱的动态可逆性，水凝胶还具有优异的自修复能力。基于体系的??刺激响应性，该水凝胶也具有控制释放罗丹明或酶的能力。???ｐｙｕｎｄｌｏｆＭｉｉｉｅｄ?ＰＥＧ?（ＤＦ－ＰＥＧ）??Ｃｈｌｌ〇ｆｔａｆ？Ｈ，＂?ＤＦ－ＰＥＯ??１?２０°Ｃ，＜Ｗ％??图１．３二苯甲醛修饰的ＰＥＧ的合成及它们与壳聚糖偶合成胶示意图ｔ３６］。??３??

对溶液的ｐＨ高度依赖。其在中性或酸性条件下会解离，而在碱性条件下又可以??重新生成［３５］。因此常常被用于构筑ｐＨ响应的智能凝胶体系。如Ｈｅ等报道了??一种基于四臂ＰＥＧ和苯硼酸酯键的ｐＨ敏感水凝胶。如图１．４所示，他们先制备??了邻苯二酚修饰的四臂ＰＥＧ，在碱性溶液中，将其与１，３－苯二硼酸混合，由于邻??二苯酚与苯硼酸反应生成了苯硼酸酯键，体系逐渐凝胶化。当体系ｐＨ被调节为??３．０时，凝胶破胶成溶胶；当ｐＨ升至９．０时，体系在３０?ｍｉｎ后再次凝胶化。这??种ｐＨ调控的溶胶－凝胶转变使该凝胶在药物控释等领域具有潜在的应用价值。??暴－拿』圓??ｐＨ?９．０?ＰＨ?３．０??图１．４基于邻苯二酚修饰的四臂ＰＥＧ和１，３－苯二硼酸的水凝胶的合成及ｐＨ响应的溶胶－凝??胶转变［３７］。??１．１．３光响应性水凝胶??光响应性水凝胶大多是通过将一些光敏感的化学分子或基团引入到凝胶聚??合物网络中制得的。在光的刺激作用下，光敏基元会发生异构化、解裂或二聚等，??从而使水凝胶的物化性质发生明显变化［３８，３９］。图１．５展示出了常见的几种光敏基??元，主要包括有邻硝基苄酯类、香豆素类、偶氮苯类及螺吡喃类等［４（），４１］。邻硝基??苄酯在光的刺激作用下可以发生裂解


本文编号：2935746