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溫敏聚合物是一類物理性質(zhì)在臨界溫度附近發(fā)生劇烈變化的智能材料，包括具有下臨界溶解溫度（LCST）的聚合物和具有上臨界溶解溫度（UCST）的聚合物。LCST聚合物在低溫下親水而高溫下疏水，UCST聚合物則與之相反。兩類聚合物響應(yīng)方式相反、功能互補，在水處理、藥物釋放、催化劑載體、傳感器、驅(qū)動器等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用需求對聚合物的LCST或者UCST進行調(diào)節(jié)，是溫敏聚合物材料設(shè)計中的關(guān)鍵問題。針對這一問題，通常做法是將疏水單體與溫敏性單體進行共聚以調(diào)節(jié)聚合物的親疏水性，這就必須在有機溶劑中實施聚合。將常見的水溶性單體在水相中聚合成響應(yīng)溫度可調(diào)的溫敏聚合物，是一種更為環(huán)保和經(jīng)濟的方法。

圖1. 溫敏聚合物水相合成路線與響應(yīng)機理

寧波大學(xué)趙傳壯副教授團隊通過氫鍵給體和受體組合的策略在水相中制備了一系列響應(yīng)溫度可調(diào)的UCST聚合物和LCST聚合物。他們將丙烯酸（AAc）、 N -乙烯基吡咯烷酮（NVP）和丙烯酰胺（AAm）進行共聚得到了UCST型聚合物，將AAc、NVP與二甲基丙烯酰胺（DMA）進行共聚得到了LCST型聚合物。所有聚合過程全部在水相中進行，聚合物產(chǎn)物的響應(yīng)溫度可以隨著單體比例的變化在0~70攝氏度區(qū)間內(nèi)進行調(diào)節(jié)。上述分子設(shè)計的關(guān)鍵在于不同單體之間的氫鍵配對規(guī)律：AAc與NVP組成較強氫鍵而AAc與AAm組成較弱氫鍵，因此共聚物poly(AAc- co -NVP- co -AAm)會在低溫下發(fā)生鏈間氫鍵締合并在高溫下解離；AAc與NVP組成的氫鍵締合物較為疏水而DMA具有兩親性，因此共聚物poly(AAc- co -NVP- co -DMA)會在高溫下失去結(jié)合水而發(fā)生聚集。他們進一步通過改變?nèi)芤簆H、加入氘水、加入小分子氫鍵受體 N -甲基吡咯烷酮等手段驗證了上述機理。

這一成果將拓展溫敏聚合物的分子設(shè)計方法，對基于溫敏性聚合物的功能膠束、膜材料和水凝膠的制備和加工具有指導(dǎo)意義。