本课题采用溶液聚合法制备了低分子量的聚丙烯酰胺(PAM),然后水解得到不同水解度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。首先考察了HPAM在水溶液中的pH诱导自组装行为并初步探讨了其自组装机理,随后考察了离子型表面活性剂对HPAM自组装行为的影响。利用透射电子显微镜(TEM)、动态激光光散射(DLS)、zeta电位及自组装体表面氯金酸原位还原沉积的TEM表征方法表征了HPAM自组装体的结构。实验结果表明,当pH从中性降至2.5时,HPAM组装成约150 nm的球形聚集体;再降低pH至1.3,得到多孔的约450×250×50 nm片状多边形聚集体,经氯金酸原位还原沉积的TEM表征方法推测得到片状多边形聚集体的精细结构是亲水性内囊@疏水性连续囊壁@亲水性外壳的多泡囊泡;进一步降低pH至0.9时,多边形聚集体消失,经氯金酸原位还原沉积的TEM表征的TEM图像是10 nm左右的均匀类球体小胶体粒子。反之,当pH增加至12.5时,HPAM组装得到约200 nm的球形聚集体。并且,当水解度低于40%时,HPAM自组装成500×250×50 nm的多泡囊泡;当水解度高于40%时,自组装成串珠状或类正方体状聚集体。通过向体系中加入离子型表面活性剂,探讨了小分子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或十二烷基硫酸钠(SDS)对HPAM在水溶液中自组装行为的影响。研究结果表明,聚集体的形貌与小分子表面活性剂的种类、浓度及加入方式相关。在pH 1.3时,当CTAB先于酸加入体系,随CTAB浓度由低到高变化,聚集体的形貌由100 nm左右短棒状的聚集体变为片状多边形多泡囊泡,再变化为花簇形结构;当CTAB与酸同时加入体系时,低CTAB浓度时组装成片状多边形多泡囊泡;高CTAB浓度时,组装成约350 nm的棒状聚集体。然而,在pH为1.3时,当SDS先于酸加入体系,随SDS浓度由低到高,聚集体从短棒状变为100 nm左右相互之间凝并的球形聚集体;当SDS与酸同时加入体系中时,HPAM组装成球形聚集体。并且与单独HPAM在水溶液中自组装相比,加入表面活性剂后,形成规则形貌粒子的pH范围明显增大。
