環(huán)境敏感性嵌段共聚物

嵌段共聚物，又稱鑲嵌共聚物，是指將兩種或以上性質(zhì)不同的聚合物鏈段交聯(lián)在一起從而制備的一種特殊聚合物，通過將多種聚合物的優(yōu)良性質(zhì)結(jié)合在一起，得到性能比較優(yōu)越的功能聚合物材料，具有特定結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物具有異于簡單線性共聚物、無規(guī)共聚物甚至均聚物的混合物的性質(zhì)。通過制備特定結(jié)構(gòu)使共聚物膠束具有環(huán)境敏感性的特征，能夠在不同的pH值、溫度或離子強(qiáng)度的刺激下進(jìn)行鏈段的分離，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的改變，從而實現(xiàn)根據(jù)需求在各類環(huán)境中具有不同的應(yīng)用效果。本文簡單介紹幾種環(huán)境敏感性嵌段共聚物的制備方法及應(yīng)用。01環(huán)境敏感性嵌段共聚物的種類1).溫度敏感嵌段共聚物溫度敏感性嵌段共聚物是指在溶液中，隨著溶液溫度在一定范圍內(nèi)的改變，共聚物嵌段發(fā)生由溶解到不溶（亦或反之）的相變過程，分為兩種情況：1.溶液溫度升高到某一溫度，共聚物嵌段之一由溶解轉(zhuǎn)為不溶，該溫度稱為最低臨界溶解溫度（LCST）；2.當(dāng)溶液溫度升高，共聚物嵌段由不溶轉(zhuǎn)為溶解，該溫度稱為最高臨界溶解溫度（UCST）。具備LCST的嵌段共聚物較多。

較常見的溫度敏感性嵌段共聚物如下圖所示：

聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是研究較多的溫度敏感性嵌段共聚物，其結(jié)構(gòu)由親水的酰胺基團(tuán)和疏水的異丙基使其組成具有能夠表現(xiàn)出親水性或疏水性：在溫度低于LCST時，PNIPAM和水分子之間的氫鍵起到主要作用，此時PNIPAM在水中是可溶的；在溫度高于LCST時，分子鏈中的碳氧雙鍵和N-H鍵之間的分子內(nèi)氫鍵起主要作用，導(dǎo)致分子鏈?zhǔn)湛s而坍陷，此時其在水中不溶。而通過改變聚合物的分子量或是選擇合適的親水性和疏水性單體與之共聚，可以調(diào)整LCST使其符合應(yīng)用所需。2).pH響應(yīng)嵌段共聚物

pH響應(yīng)嵌段共聚物的研究目前最為廣泛，與溫度敏感性嵌段共聚物類似，其共聚物分子主鏈上有對于pH值變化敏感的基團(tuán)，如羧基、胺基、吡啶基等。當(dāng)溶液pH值達(dá)到某值時，含有對pH敏感基團(tuán)的鏈段發(fā)生構(gòu)象或是相改變，從而使其具有某些性質(zhì)。主要的pH響應(yīng)嵌段共聚物有兩類：含不帶電的基本核單元的嵌段共聚物，在較高的pH值下具有疏水性，在低pH值下則呈親水性；含帶電的酸性基本核單元的嵌段共聚物，在高pH值下帶負(fù)電，在低pH值下質(zhì)子化。

常見的pH響應(yīng)性共聚物如下圖所示：3).光敏性嵌段共聚物

光敏性高分子在光的作用下感光吸收光能，從而發(fā)生物理性質(zhì)的改變，例如顏色、導(dǎo)電性、溶解度等，又或是發(fā)生化學(xué)變化，例如聚合、二聚、異構(gòu)化和光解。同樣可以通過在聚合物鏈上引入感光基團(tuán)來合成光敏性嵌段共聚物。研究較多的感光基團(tuán)有：重氮或疊氮感光基團(tuán)、光二聚型感光基團(tuán)、丙烯酸酯基團(tuán)以及各類含特種功能（光催化性、光導(dǎo)電性、光致變色性）的感光基團(tuán)。姚新建等就NIPAM和HEA的共聚物P(NIPAM-co-HEA)及其肉桂?；墓簿畚锏暮铣杉靶阅苓M(jìn)行了研究。

把肉桂?；腜(NIPAM-co-HEA)的乙醇溶液涂在NaCl晶片上,其不同紫外光輻射時間下的紅外波譜如下圖所示,在1600和1000cm-1處的兩個吸收峰,隨著輻射時間的增加,吸收度降低,這說明?；锞哂泄饨宦?lián)性。將肉桂?；腜(NIPAM-co-HEA)的DMF溶液(1.1×10-2mol/L)進(jìn)行紫外照射,不同照射時間的紫外波譜如下圖所示，光照前在285nm附近有一個吸收峰,但隨著紫外光的不斷照射,在285nm處的吸收峰逐漸降低,這說明其中的雙鍵發(fā)生了光交聯(lián)反應(yīng),且光交聯(lián)程度隨著輻射時間的增加而增強(qiáng),當(dāng)照射時間達(dá)到60min時,吸收峰幾乎完全消失,說明已完全交聯(lián),此時,?；簿畚锊辉偃芙?只能溶脹,表現(xiàn)出較好的水凝膠性能。02環(huán)境敏感性嵌段共聚物材料的應(yīng)用

環(huán)境敏感性嵌段共聚物如今的應(yīng)用主要集中在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，由于其環(huán)境敏感性的特征，可利用該特征制作作為藥物載體的聚合物膠束，可在生物體內(nèi)環(huán)境中通過擴(kuò)散或者是載體的解離釋放藥物，使藥物的釋放過程能夠達(dá)到數(shù)天甚至數(shù)周，大大提高了藥物的有效時