生物质基温敏智能材料的研究进展

来源期刊：材料导报2019年第19期

论文作者：刘德乡 刘武 叶志会 吴志平

文章页码：3336 - 3346

关键词：生物质;温敏性;智能材料;自由基聚合;

摘    要：温敏材料是重要的智能材料之一。虽然温敏均聚物具有良好的环境敏感性能,但其力学性能无法满足使用要求,且部分温敏均聚物的最低临界溶解温度（Lower critical solution temperature,LCST）难以改变,从而限制了其应用领域。当温敏聚合物与其他基材复合或接枝共聚时,可以有效提升温敏材料的力学性能,同时通过改变物料组成及配比可以调节温敏材料的临界温度,拓展其应用范围。制备温敏智能材料的原料大多来源于不可再生的石油资源,随着石油资源日渐匮乏,人们逐渐将目光转移到其他资源。生物质作为可再生资源,广泛存在于自然界中,具有资源丰富、可持续利用的优点,特别是其含有羟基、胺基、醚键和羧基等活性官能团,可以提供多种活性位点,与温敏单体接枝共聚来制备温敏材料,是一种很好的温敏材料基材。已成功应用在生物质温敏智能材料中的生物质原料包括纤维素、纤维素醚、半纤维素、木质素、壳聚糖等。然而,制备生物质基温敏智能材料的接枝共聚方法单一,传统的自由基共聚制备的温敏材料存在温度响应范围窄、产生温敏均聚物较多且难分离以及制备的材料形态单一等问题。生物质温敏材料的接枝共聚方法已经从最初的以引发剂引发的普通自由基聚合发展到可控性较强的光引发自由基聚合、原子转移自由基聚合（Atom transfer radical polymerization,ATRP）、单电子转移活性自由基聚合（Single election transfer living radical polymerization,SET-LRP）、可逆加成-断裂链转移法（Reversible addition-fragmentation chain transfer,RAFT）等接枝共聚方法。温敏接枝单体较多,其中研究最多的为N-异丙基丙烯酰胺（N-isopropylacrylamide,NIPAM）,其具有明确的临界溶解温度,且最低临界溶解温度与人体温度相差不大,它与生物质材料一起制备的温敏性膜、温敏性水凝胶和温敏性微球等在药物释放、组织工程和工农业等方面具有广泛的应用。本文详细归纳了生物质大分子制备温敏材料的方法,对这些接枝共聚方法的特点进行总结,同时介绍了制备温敏材料涉及的温敏物质、温度响应机理以及生物质基温敏智能材料的应用,最后总结了现阶段生物质基温敏智能材料制备及应用中存在的难点,并对未来的技术发展进行了展望。