温敏性PNIPAAM传感器的制备研究(2)
1.1聚合方法简介
1.1.1 常规聚合方法合成 聚 N-异丙基丙烯酰胺（Poly(N-isopropyl Acrylamide),简称为PNIPAAM）由单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAM）聚合得来，常用到传统聚合方法中有传统自由基聚合（FRP）和可控自由基聚合（CRP），后者又包括氮氧稳定自由基聚合（NMRP）、可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)和原子转移自由基聚合（ATRP）[3]。传统自由基聚合机理特征是慢激发、快增长、速停止。利用传统自由基聚合机理的弊端是合成后的聚合物其分子量分布一般都较宽，同时无法调控聚合物的聚合度和分子结构，从而无法调控其性能。
1.1.2 光聚合方法 20世纪60年代左右，德国 Bayer公司初次成功发明了光固化木器涂料，由于光聚合操作是具有“节能、经济、环保、高效、可操作性”（energy-saving、 Economical、 Environmental friendly、Efficient、Enabl）的“5E”新型绿色技术，在高分子材料、生物材料、医药化学等诸多领域得到了广泛发展与研究。 在光的照射下，许多单体物质（大部分是烯类）可以发生自由基聚合，选择性较强，这种原理就是光引发聚合。这种光引发固化的方法优点是反应条件比较简单易控、反应过程温度较低，选择性较好等优势，可以用于大部分物质分子。一般光聚合的光源都选择是高压或中压汞灯（不连续光）和氙灯（连续光） 。光引发聚合又分为光直接引发和光化学试剂引发，后者又分为光引发剂引发和光敏剂间接引发。光直接引发是指，当紫外光照射时，大于单体的化学键键能且波长较短的紫外光能量产生，单体接收相当数量的波长能量后，可以形成激发态后形成自由基，从而引发单体固化。光引发剂引发指的是，当紫外光照射时，相当数量的波长光能量产生后，光引发剂接收到这种能量分解成自由基，之后激发烯类单体固化。光敏剂间接引发则是指光敏剂吸收光能后，可以将光能传递给单体或者引发剂之后引发单体聚合。利用自由基聚合光固化方法合成PNIPAAM， 由于光引发剂分子在紫外光区有一定吸光能力，当紫外光照射时，产生一定波长的光能，直接接收该能量后，引发剂分子从基态跃迁至活泼的激发态，生成了可以激发单体聚合自由基的具有活性的碎片。此种方法快捷方便且基本无副产物、可操作性强和相对低毒性，常适用于 PNIPAAM 在医药化学、生物材料等方面的研究探讨。 光固化水凝胶通常是指在可见光或者紫外光照射后，利用相应的光引发剂或光敏剂吸收一定能量促使单体交联固化得到的凝胶分子材料。利用这种办法合成得到的凝胶分子材料与传统聚合办法得到的水凝胶对比而言，可操作性相对强，且相对毒性相对低；可以在聚合物单体混合液溶液进行原位聚合，方便对光聚合后的聚合物进行后续处理，其几何形状尺寸也较好控制；且固化时间较短（通常不超过十分钟）；反应热也不高，节省能源。因此光聚合水凝胶可以被广泛应用在医药化学、生命科学材料等方面。
1.1.3 光聚合材料 光聚合引发剂分为光引发剂和光敏剂，是一类能在紫外光区(250～420nm)或可见光区(400～800nm)吸收一定波长的能量，产生可引发聚合的中心如自由基、离子来激发单体聚合的化合物。光引发剂在受到光激发后，本身能够生成活性中心（自由基或者离子）促进单体进行进一步反应；而光敏剂则是将受到光激发的能量收集并传递给单体分子，自身又回到基态的物质。但往往在一般具体反应中对二者无法细致区分。在选择光引发剂时，通常是选择在某一特定波长下有强烈吸收的试剂。除上述内容所说，光试剂的生物相容性、水溶性、稳定性等等因素也应被考虑。 1.2 聚 N-异丙基丙烯酰胺功能高分子简介 1967 年，Scarpa 等人第一次发现出线型聚N-异丙基丙烯酰胺的水溶液具有最低共溶温度的温度敏感性征象。1978 年，Tanaka 等人发现了化学交联的聚 N-异丙基丙烯酰胺水凝胶，并提出了关于水凝胶相转变的热力学理论，这是科学家首次关于这种材料的热力学探讨。 1984年， Hirokawa观察到了非离子型聚 N-异丙基丙烯酰胺在二甲基亚砜的水溶液中出现体积相转变的征象；之后正是因为聚 N-异丙基丙烯酰胺在某一特定温度（最低共溶温度）迅速发生可逆性相变的特征，一直备受高分子科学家的推崇。
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