聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶作为一种智能材料，具有温度敏感性，它有一个较低临界溶解温度(LCST)或叫做相转变温度，当温度低于其LCST时，PNIPAM水凝胶高度溶胀；而当温度在LCST以上时，水凝胶剧烈收缩，溶胀程度减少。由于PNIPAM水凝胶具有这种特殊的溶胀性能，因而在很多方面显示了潜在的应用前景，如药物控制释放、生物传感器、物质的分离和生物催化剂等。对于PNIPAM水凝胶的应用，一般情况下都要求具有快速的响应速率。但是普通方法合成的水凝胶都有响应速率慢的缺点，这大大限制了敏感性水凝胶的应用范围。许多研究者对快速响应的水凝胶展开了研究，并提出了一些方法和策略来提高水凝胶的响应性。我们在这方面也开展了一些工作，显著的特征是我们在水凝胶合成的过程中引入了一种活性自由基聚合的方法——可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合。RAFT聚合是分子设计和合成具有特定结构聚合物的一个强有力的工具。它为合成具有新颖结构的水凝胶提供了可能，从而能改进传统水凝胶的一些不足，这大大拓宽了水凝胶研究的范围。本论文利用RAFT聚合的方法合成了具有梳型接枝结构的水凝胶、具有大量摇摆链结构的水凝胶以及通过端连接过程合成了快速响应的水凝胶，并对这些水凝胶的溶胀性能进行了研究。　　 具体研究内容如下：　　 一、RAFT合成具有梳型接枝结构的PNIPAM水凝胶及其溶胀行为研究　　 首先NIPAM单体和RAFT链转移剂反应得到末端具有(-C(=S)S—R)基团的大分子链转移剂，然后大分子链转移剂进一步与单体在交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)存在下反应，获得具有梳型接枝结构的水凝胶。这就提供了一种新的方法来合成梳型接枝水凝胶。对水凝胶的溶胀行为的研究显示，具有梳型链的水凝胶显示了比通常水凝胶大的溶胀度。同时，梳型接枝水凝胶显示了加速的去溶胀动力学，接枝链引入的越多，这种加速越明显。这是因为当水凝胶收缩时，可以自由运动的梳型接枝链首先收缩，产生多个疏水核，这些疏水核可以带动整个网络的收缩，从而加速水凝胶的去溶胀动力学。为了证明这种方法的多样性，同时合成了PAAc-g-PNIPAM凝胶，实验发现在1，4-二氧六环中会形成络合物，而采用无水乙醇做为反应媒质则可以避免络合物的形成。　　 二、小分子RAFT链转移剂对水凝胶去溶胀动力学的加速效应　　 前面的方法我们首先制备大分子链转移剂，然后大分子链转移剂进一步反应制备具有梳型接枝链结构的水凝胶。这里我们直接在水凝胶合成的过程中加入小分子RAFT链转移剂(双硫酯、三硫酯等)。对水凝胶的溶胀行为研究发现，水凝胶具有加速的去溶胀动力学，而且小分子RAFT链转移剂加入越多，效果越明显，同时水凝胶变浑浊。而据报道用活性自由基聚合方法获得的水凝胶结构应该更均匀。我们尝试进行了解释，我们认为出现上述结果是因为在水凝胶合成的过程中，引入小分子RAFT链转移剂，交联过程会出现超支化结构，从而使得水凝胶结构中保留了大量的摇摆链，大量摇摆链的存在会加速水凝胶的去溶胀动力学。这就提供了一种简单的新方法来制备具有快速去溶胀的PNIPAM水凝胶。由于活性聚合的特征，获得的官能性凝胶骨架可以进一步和新加入的单体反应，从而在凝胶中引入梳型的接枝链。通过这种链拓展反应，实验进一步制备了PNIPAM-g-PNIPAM水凝胶。　　 三、端连接的方法合成亲水骨架和PNIPAM接枝的快速响应的水凝胶及其溶胀行为研究　　 这里主要讨论了用端连接的方法来制备快速响应的水凝胶。首先NIPAM单体和RAFT’链转移剂反应得到大分子链转移剂，大分子链转移剂可以与BIS反应制备多臂微凝胶，如果在这个体系中同时引入另外一种具有较长间隔基的大分子交联剂.聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDAC)，这种大分子交联剂可以起到连接的作用，就能把这些组分通过端连接过程连接起来，获得具有亲水骨架和PNIPAM接枝的水凝胶。接下来我们对这种结构的水凝胶的溶胀平衡、溶胀动力学、去溶胀动力学等进行了研究。结果表明，水凝胶既展示了快速的去溶胀动力学也展示了快速的溶胀动力学。为了比较，笔者采用通常自由基聚合的方法，通过NIPAM单体与BIS和PEGDAC进行反应，制备了具有相同组成、不同结构的PNIPAM-co-PEG-co-BIS水凝胶，但是这种水凝胶显示了慢的溶胀动力学和去溶胀动力学，由此可见，具有亲水骨架和PNIPAM的水凝胶的快速响应行为是和它组成和内在的结构相关的。