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温敏聚合物荧光纳米温度计研究进展

精细化工 2024年

作者：葛淑凡白亚媗张妍杨萌张荣月王敏乔娟北京石油化工学院新材料与化工学院

活细胞中存在大量的生化反应，细胞利用这些反应中产生和释放的自由能进行各种活动，在将细胞内多余的能量以热能的形式排出体外的过程中，细胞自身温度升高，从而诱导基因表达、肿瘤代谢等。用理想的荧光探针实现纳米尺度上对细胞内温... 详细信息

活细胞中存在大量的生化反应，细胞利用这些反应中产生和释放的自由能进行各种活动，在将细胞内多余的能量以热能的形式排出体外的过程中，细胞自身温度升高，从而诱导基因表达、肿瘤代谢等。用理想的荧光探针实现纳米尺度上对细胞内温度进行灵敏测量，这在生物化学及分析领域是一个巨大的挑战。利用聚合物可调节的临界相变温度范围和良好的生物相容性优势，温敏聚合物荧光纳米温度计能够在细胞水平以高时空分辨率准确地测定温度，已引起人们的广泛关注。该文从温敏聚合物和荧光染料两方面总结了温敏聚合物荧光纳米温度计的设计和制备策略；综述了近年来温敏聚合物荧光纳米温度计在细胞中温度测定及荧光成像的应用；从开发温敏聚合物单体和荧光染料、探究分子连接和改性方法、设计灵敏度更高、尺寸更小的聚合物纳米温度计、构建新型比率型纳米温度计等方向，展望了适用于细胞内温度传感成像的温敏聚合物荧光纳米温度计的未来发展。

关键词：温敏聚合物荧光纳米温度计细胞温度成像

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温敏聚合物在油气开采中的研究进展

化工进展 2021年第4期40卷 2109-2119页

作者：潘一徐明磊侯冰郭奇杨双春 KANTOMA Daniel Bala 辽宁石油化工大学石油天然气工程学院辽宁抚顺113001 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 北京航空技术研究中心北京100076 辽宁石油化工大学国际教育学院辽宁抚顺113001

温敏聚合物是一种能够根据外界温度变动产生相应化学性质转变或物理结构变化,进而引起自身性能改变的高分子聚合物,已成为近年来新兴材料的重要研究方向之一。新型温敏聚合物已经在各行业开始应用,尤其在油气开采过程中,作为油田助剂因... 详细信息

温敏聚合物是一种能够根据外界温度变动产生相应化学性质转变或物理结构变化,进而引起自身性能改变的高分子聚合物,已成为近年来新兴材料的重要研究方向之一。新型温敏聚合物已经在各行业开始应用,尤其在油气开采过程中,作为油田助剂因其独特的温敏特性可有效解决油气开采前后所发生工作液高温降黏、油层高温窜流、采后污染等问题。本文综述了温敏聚合物在油气开采中的采前准备、注水开采以及采后污水处理三个方面的研究现状,并从温敏处理剂的性能特点、合成方法等角度进行了分析,对温敏聚合物在今后油气开采中的应用做出展望,同时指出部分温敏聚合物产品仍然存在敏感性不足、临界相转变温度(LCST)调节困难、耐温耐盐能力差等问题,并提出了今后温敏聚合物将向灵敏度高、配伍性广、环保性强等方向发展,以供相关学者进行参考。

关键词：温敏聚合物油气开采油田助剂应用展望

温敏聚合物正辛基苯乙烯/N,N-二乙基丙烯酰胺/丙烯酰胺合成及溶液性能

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高分子材料科学与工程 2016年第11期32卷 28-32页

作者：马超万刚张熙长江大学石油工程学院油气钻采工程湖北省重点实验室湖北武汉430100 高分子材料工程国家重点实验室四川大学高分子研究所四川成都610065

采用实验室自制的疏水单体对正辛基苯乙烯(OBS)、温敏单体N,N-二乙基丙烯酰胺(DEAM)及亲水单体丙烯酰胺(AM),利用氧化-还原胶束聚合法共聚合成温敏聚合物,并对产物进行红外光谱、核磁共振结构表征,结果表明合成产物为目标聚合物。研究... 详细信息

采用实验室自制的疏水单体对正辛基苯乙烯(OBS)、温敏单体N,N-二乙基丙烯酰胺(DEAM)及亲水单体丙烯酰胺(AM),利用氧化-还原胶束聚合法共聚合成温敏聚合物,并对产物进行红外光谱、核磁共振结构表征,结果表明合成产物为目标聚合物。研究了聚合物溶液的温度敏感性,在不同盐浓度(NaCl,CaCl_2)中的敏感性及与阴离子表面活性剂的复合效应;聚合物溶液随温度的升高黏度出现先增加后降低再增加的变化特点,在45℃黏度达到了最大值;聚合物溶液随着NaCl浓度增加,黏度逐渐增加再逐渐下降又上升的特点,最大黏度处NaCl浓度为10000 mg/L;随着CaCaCl_2浓度的增加,出现黏度逐渐增加又下降的特点,最大黏度处为CaCaCl_2浓度500 mg/L;阴离子表面活性剂和聚合物溶液复合后溶液黏度增加,而且相同浓度的表面活性剂对溶液表观黏度的贡献为:十二烷基硫酸钠>十二烷基磺酸钠>十二烷基苯磺酸钠。

关键词：正辛基苯乙烯疏水单体胶束聚合温敏聚合物表面活性剂

小分子基温敏聚合物纳米粒子的制备及在近红外二区荧光成像与光热治疗中的应用

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高等学校化学学报 2022年第12期43卷 60-68页

作者：陈尚钰沈清明孙鹏飞范曲立南京邮电大学先进材料研究所南京210023

以有机小分子4,9-二(5-9H-芴-2-基-噻吩-2-基)-6',7-联苯[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉(TQF)为前驱体,通过化学方法将其修饰为可引发可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)反应的小分子链转移剂TQF-苯基硫代链转移剂(CTA).以TQF-CTA为链转移剂... 详细信息

以有机小分子4,9-二(5-9H-芴-2-基-噻吩-2-基)-6',7-联苯[1,2,5]噻二唑并[3,4-g]喹喔啉(TQF)为前驱体,通过化学方法将其修饰为可引发可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)反应的小分子链转移剂TQF-苯基硫代链转移剂(CTA).以TQF-CTA为链转移剂,以偶氮二异丁腈为引发剂,引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯(OEGMA)发生RAFT聚合反应,合成了具有良好水溶性和较低临界溶解温度(LCST)的小分子基共聚物[TQF-P(NIPAAm-co-OEGMA),TPNO].将其直接溶于水中可制备成温敏的球形纳米粒子TPNO NPs.研究结果表明,TPNO NPs在温度大于LCST(35℃)时表现出一个明显的粒径变化和显著的荧光增强行为(2.2倍),并成功实现了对活体小鼠血管与肿瘤的明亮近红外二区(NIR-Ⅱ)荧光成像(FI).同时,TPNO NPs有着良好的光热转换效率(PCE=29.8%),通过体外细胞实验证明了其对细胞具有较好的光热治疗(PTT)效果.

关键词：近红外二区温敏聚合物纳米粒子荧光成像光热治疗

水基钻井液低温流变性调控用温敏聚合物研制及性能评价

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石油学报 2018年第5期39卷 597-603页

作者：徐加放丁廷稷张瑞张振越顾甜甜程远方王志远海洋水下设备试验与检测技术国家工程实验室中国石油大学石油工程学院

在深水钻井过程中,水下的低温、高压环境使钻井液黏度迅速增加,造成当量循环密度(ECD)增大,由此引发井塌、井漏以及压力控制难等问题。采用乙烯基己内酰胺(NVCL)作原料,偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂,通过自由基聚合的方式对深水水基钻井... 详细信息

在深水钻井过程中,水下的低温、高压环境使钻井液黏度迅速增加,造成当量循环密度(ECD)增大,由此引发井塌、井漏以及压力控制难等问题。采用乙烯基己内酰胺(NVCL)作原料,偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂,通过自由基聚合的方式对深水水基钻井液低温流变性具有调控作用的温敏聚合物—聚N-乙烯基己内酰胺(PVCL)进行合成。通过红外光谱、凝胶渗透色谱等方法对PVCL进行了结构表征和分子量测定,并研究了矿化度、pH值、PVCL浓度等因素对其低临界溶解温度(LCST)的影响。实验结果表明,PVCL有着较强的抗温、抗盐能力,能够使水基钻井液塑性黏度、表观黏度和动切力在4~60℃范围内变化减小50%。

关键词：深水钻井液温敏聚合物聚N-乙烯基己内酰胺低临界溶解温度低温流变性

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温敏聚合物双水相技术及其研究进展

高分子通报 2018年第10期 1-9页

作者：解雪乔韩娟汤俊梅苏州健雄职业技术学院医药科技学院太仓215400 江苏大学食品与生物工程学院镇江212013

温敏聚合物双水相体系作为一种新型的绿色分离／富集技术，具有条件温和、选择性强、萃取效率高、操作时间短、成相物质可回收利用等优点，可简单地改变环境温度，实现成相聚合物与目标分离物的分离，该技术已被广泛地应用于生物分离、... 详细信息

温敏聚合物双水相体系作为一种新型的绿色分离／富集技术，具有条件温和、选择性强、萃取效率高、操作时间短、成相物质可回收利用等优点，可简单地改变环境温度，实现成相聚合物与目标分离物的分离，该技术已被广泛地应用于生物分离、金属离子分离、天然产物有效成分提取、药物分离等领域。本文简要介绍了温敏聚合物双水相体系的形成原理，双水相液液相平衡理论的研究进展及应用研究，希望对进一步的研究工作有所帮助和启发。

关键词：温敏聚合物双水相体系液液相平衡

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含苯环结构的温敏聚合物溶液温敏行为研究

精细石油化工 2017年第1期34卷 73-76页

作者：马超潘茗蕾周超长江大学石油工程学院油气钻采工程湖北省重点实验室湖北武汉430100 高分子材料工程国家重点实验室高分子研究所四川大学四川成都610065

以实验室合成的含有苯环结构的温敏聚合物P(AM-co-DEAM-co-nBS)和P(AM-co-DEAM-co-oBS)为研究对象,采用温控型紫外分光光度计考察了温度、亲、疏单体组分、NaCl和CaCl_2含量、表面活性剂浓度对聚合物溶液相转变温度(LCST)的影响。结果表... 详细信息

以实验室合成的含有苯环结构的温敏聚合物P(AM-co-DEAM-co-nBS)和P(AM-co-DEAM-co-oBS)为研究对象,采用温控型紫外分光光度计考察了温度、亲、疏单体组分、NaCl和CaCl_2含量、表面活性剂浓度对聚合物溶液相转变温度(LCST)的影响。结果表明:P(AM-co-DEAM-co-oBS)和P(AM-co-DEAM-co-nBS)的LCST分别为45℃和65℃;增加聚合物结构中疏水基含量(摩尔比0.3-1.5)和增加无机盐NaCl和CaCl2浓度可降低其LCST(下降5~10℃);增加聚合物亲水基含量和增加阴离子表面活性剂浓度可提高其LCST(增加5~8℃)。

关键词：温敏聚合物相转变温度分光光度温敏行为

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温敏聚合物的制备及其性能研究

温敏聚合物的制备及其性能研究

作者：王祉懿海南大学

学位级别：硕士

智能高分子是对外界环境的细微化学或物理变化产生相应的物理结构和化学性质的变化的高分子。近年来,智能高分子材料在催化剂载体、生物医药、传感器、基因工程、分散剂等很多应用领域受到了广泛关注。因为聚乙二醇(PEG)具有良好的生物... 详细信息

智能高分子是对外界环境的细微化学或物理变化产生相应的物理结构和化学性质的变化的高分子。近年来,智能高分子材料在催化剂载体、生物医药、传感器、基因工程、分散剂等很多应用领域受到了广泛关注。因为聚乙二醇(PEG)具有良好的生物相容性,高度的亲水性,能溶于绝大部分有机溶剂,因此含PEG成分的刺激响应性聚合物目前受到越来越多的关注。本文用聚乙二醇二酸和1,8-辛二胺反应制备了一种聚乙二醇为分子主链的温敏性酰胺类大分子聚合物,并对其相变性能和阴离子的影响进行了研究。通过测量聚合物在不同溶液中的透光率岁温度的变化,探讨盐溶液对其最低临界溶解温度(LCST)的影响规律。聚合物的水溶液在其LCST之下时清澈透明,在该温度之上时溶液因分相而变得浑浊。结果表明：该聚酰胺水溶液在较窄的温度范围内会发生可逆相转变。聚合物浓度越高,其LCST越低。不同离子对聚合物LCST影响不同。对聚合物LCST的影响主要取决于引入离子的种类。对聚合物的温度敏感性影响较大的是阴离子,而阳离子对其温敏性的影响则较小。不同阴离子对这类聚酰胺水溶液的聚沉能力排序为：CO32-＞SiO32-＞HPO42-＞OH->Cl-＞HCO3-＞HSO3-＞NO2-＞NO3-以聚乙二醇和丁二酸酐反应制备了具有双端羧基的聚乙二醇二酸。讨论了反应温度和反应时间对反应的影响,得出相对较佳的工艺条件。并尝试利用聚乙二醇二酸分别同二乙烯三胺、二丙烯三胺和双六甲基三胺反应以制备凝胶化的聚酰胺。目标产物结构采用FTIR进行了表征。

关键词：温敏聚合物聚乙二醇临界溶解温度盐效应相变行为

温敏聚合物/功能化MWCNTs复合材料电化学传感性能研究

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温敏聚合物/功能化MWCNTs复合材料电化学传感性能研究

作者：李希平湘潭大学

学位级别：硕士

近年来,随着电化学传感器研究的不断深入,材料相关科学的不断发展,单一材料应用于电化学传感器已经不能满足实际应用的需求。因此,研究者们不断探索应用于电化学传感器的新材料,不同性质的高分子材料及纳米碳材料复合修饰电极被广泛研究... 详细信息

近年来,随着电化学传感器研究的不断深入,材料相关科学的不断发展,单一材料应用于电化学传感器已经不能满足实际应用的需求。因此,研究者们不断探索应用于电化学传感器的新材料,不同性质的高分子材料及纳米碳材料复合修饰电极被广泛研究,希望得到更具智能化的电化学传感材料。温度响应型高分子随着温度改变其链段结构会发生改变,具有独特的温敏特性。而纳米碳材料由于拥有优异的物理和化学性能,近年来也被广泛的应用,将温度响应型聚合物与纳米碳材料结合成复合修饰材料,既能保持纳米碳材料的导电性能和电催化性能,同时也能使复合材料拥有温度响应特性,使得复合修饰的电化学传感器更具有智能化,为今后的研究及发展开辟了新的方向。本论文的主要工作概括如下:(1)通过无规共聚合成了温敏型聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯)P(NIPAM-co-MEOMA),将合成的温敏高分子聚合物与羧基功能化多壁碳纳米管(MWCNTs(COOH))通过一定比例制备成复合修饰材料修饰电极检测对苯二酚(HQ),在26-40°C之间具有很好的可逆性能,在40°C下对对苯二酚(HQ)的检测具有低检出限和宽线性范围。(2)用链转移自由基聚合法合成了温敏聚合物(N-异丙基丙烯酰胺-b-甲基丙烯酸二甲胺乙酯)P(NIPAM-b-DMAEMA),同时制备了功能化碳纳米管MWCNTs(COOH)-SDS,是将(NIPAM-b-DMAEMA)和MWCNTs(COOH)-SDS以最佳比例通过超声混合制备成复合修饰电极检测多巴胺。以P(NIPAM-b-DMAEMA)的最低临界温度LCST(32°C)为界,检测多巴胺时有明显的温度响应“ON-OFF”特性,在温度26-42°C之间具有良好的可逆开关性能。在42°C下修饰电极对多巴胺(DA)的检测具有较低的检测限和较宽的线性范围。(3)通过自由基聚合反应合成了P(NIPAM-co-NTBAM),用石墨烯与羧基功能化碳纳米管制备(MWCNTs(COOH)/GO)复合材料,将P(NIPAM-co-NTBAM)与(MWCNTs(COOH)/GO)以一定比例超声混合制备成了复合修饰材料修饰到玻碳电极表面,研究了其对对乙酰氨基酚(AP)的检测在最低临界温度LCST(28°C)具有明显的温度响应“ON-OFF”效应。复合修饰电极在20-36°C之间具有良好的可逆开关特性,对对乙酰氨基酚(AP)的检测具有低检出限和宽线性范围。

关键词：纳米碳材料温度响应电化学传感器温敏性可逆开关温敏聚合物