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温度对聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)接枝纳米纤维素水凝胶构象和功能的影响
Journal of Colloid and Interface Science ( IF 9.4 ) Pub Date : 2023-08-24 , DOI: 10.1016/j.jcis.2023.08.152
Vikram Singh Raghuwanshi , David Joram Mendoza , Christine Browne , Meri Ayurini , Gediminas Gervinskas , Joel F. Hooper , Jitendra Mata , Chun-Ming Wu , George P. Simon , Gil Garnier

假设

聚(N-异丙基丙烯酰胺)[PNIPAM]接枝纤维素纳米纤维(CNF)是新型热响应水凝胶,可用于广泛的应用。目前,对于 CNF 和 PNIPAM 相互作用的确切机制还没有明确的了解。在这里,我们假设 CNF 上接枝的 PNIPAM 的物理交联抑制了单个 CNF 的自由运动,从而增加了凝胶强度,同时维持了其热响应特性。

实验

研究了通过银催化脱羧自由基聚合合成的PNIPAM 接枝 CNF(PNIPAM- g -CNF)和 PNIPAM 混合 CNF(PNIPAM- b -CNF)的热响应行为。小角中子散射 (SANS) 与 Ultra-SANS (USANS) 相结合揭示了这些聚合物杂化物的纳米到微米级构象变化随温度的变化。还研究了温度对水凝胶光学和粘弹性性能的影响。

发现

从 CNF 接枝 PNIPAM 使下临界溶液温度 (LCST) 从 32 °C 变为 36 °C。在 LCST 以下,PNIPAM- g -CNF中的 PNIPAM 链维持开放构象,与 CNF 相互作用较差,并表现出类似水的行为。在 LCST 及以上,PNIPAM 链会改变构象以缠结和聚集附近的 CNF。聚集的 PNIPAM-CNF 壁之间的溶液中形成大的空隙。相比之下,PNIPAM- b -CNF 在低于 LCST 的情况下仍能保持类似液体的行为。在 LCST 及以上,共混的 PNIPAM 与 CNF 相分离,形成不影响 CNF 网络的大聚集体,因此 PNIPAM- b -CNF 表现出低粘度。了解 PNIPAM- g -CNF的温度依赖性构象,设计用于生物医学和功能应用的热响应水凝胶。





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更新日期:2023-08-24
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