Термочувствительный полимер
Термочувствительные полимеры или термочувствительные полимеры представляют собой полимеры , которые демонстрируют резкое и прерывистое изменение своих физических свойств с температурой. [1] Этот термин обычно используется, когда рассматриваемым свойством является растворимость в данном растворителе , но он также может использоваться, когда затрагиваются другие свойства. Термочувствительные полимеры относятся к классу материалов, реагирующих на раздражители , в отличие от термочувствительных (для краткости термочувствительных) материалов, которые непрерывно изменяют свои свойства в зависимости от условий окружающей среды. Строго говоря, термочувствительные полимеры имеют разрыв в смешиваемости .на их диаграмме температура-состав. В зависимости от того, обнаружен ли разрыв смешиваемости при высоких или низких температурах, существует соответственно верхняя или нижняя критическая температура раствора (сокращенно UCST или LCST ).
Исследования в основном сосредоточены на полимерах, проявляющих термочувствительность в водном растворе. Перспективными областями применения являются тканевая инженерия , [2] жидкостная хроматография , [3] [4] доставка лекарств [5] [6] и биоразделение. [7] Существует лишь несколько коммерческих приложений, например планшеты для клеточных культур, покрытые полимером LCST.
Теория термочувствительных полимеров (аналогично микрогелей) началась в 1940-х годах с работы Флори и Хаггинса, которые независимо друг от друга выдвинули аналогичные теоретические ожидания для полимера в растворе при различной температуре.
Влияние внешних раздражителей на определенные полимеры исследовали в 1960-х годах Хескинс и Гийе. [8] Они установили 32 °C в качестве нижней критической температуры растворения (НКТР) для поли(N-изопропилакриламида) .
Термочувствительные полимерные цепи в растворе принимают конформацию расширенного клубка. При температуре фазового разделения они коллапсируют, образуя компактные глобулы. Этот процесс можно наблюдать непосредственно методами статического и динамического светорассеяния. [9] [10] Падение вязкости можно наблюдать косвенно. Когда механизмы, уменьшающие поверхностное натяжение, отсутствуют, глобулы агрегируют, вызывая впоследствии помутнение и образование видимых частиц.
Температура фазового разделения (и, следовательно, температура помутнения) зависит от концентрации полимера. Поэтому диаграммы температура-состав используются для отображения термореактивного поведения в широком диапазоне концентраций. [11] Фазы разделяются на фазу с низким содержанием полимера и фазу с высоким содержанием полимера. В строго бинарных смесях состав сосуществующих фаз можно определить, проводя связующие линии. Однако, поскольку полимеры демонстрируют молярно-массовое распределение, этого прямого подхода может быть недостаточно.
