The stimuli sensitive interpenetrating polymer networks composed of poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) and hydrophilic polymers were studied in aqueous solution with the variation of temperature/pH. Cloud point measurement, differential scanning calorimetry (DSC), compression modulus, and FT-IR (Fourier transform-infrared) spectra were measured to understand phase transition caused by molecular interaction. To observe the temperature-induced phase transition, semi-interpenetrating networks (semi-IPNs) composed of poly(N-isopropyl acrylamide) and various linear hydrophilic polymers were obtained via aqueous redox polymerization. With the formation of semi-IPNs, the lower critical solution temperature (LCST) was shifted to lower temperature, probably due to the intermolecular interaction such as hydrogen bond in the gel network. Cloud point measurement and FT-IR show that the formation of hydrogen bond in the semi-IPNs played an important role in the shift of LCST. Also, the shift of LCST was observed with the variation of functional group and molecular weights of linear hydrophilic polymers, probably due to the increase of hydrogen bonding and network entanglement between polymer chains. To understand a swelling/deswelling/swelling behavior of interpenetrating polymer networks (IPNs) composed of PNIPAM gels and poly(acrylic acid) (PAA) gels and to investigate the mutual influence of pH/temperature, the IPNs were synthesized by a sequential redox polymerization with N-isopropylacrylamide as the temperature-sensitive component and with acrylic acid as the pH-sensitive component. The IPNs showed mutual sensitivity of pH/temperature with a significant change of volume. This sensitivity resulted from a hydrophobic aggregation induced by hydrogen bonding at a lower pH and from a swelling of PAA separated by dehydrogen bonding interaction at a higher temperature. Also, the multi-interaction between molecules such as hydrogen bonding and hydrophobic interaction may serve as a driving force which takes place with anomalous behavior of the swelling/deswelling/swelling induced by the changes of pH/temperature.
온도와 pH의 변화에 따라 폴리(엔-이소프로필아크릴 아마이드)와 친수성 고분자로 구성된 자극 민감성 상호침투성 겔의 거동을 수용액 중에서 연구하였다. 겔의 상전이에 영향을 미치는 분자간 작용은 탁도의 측정, 열분석, FT-IR, 과 압축 강도의 측정을 통하여 이해하였다. 온도에의한 상전이 과정을 관찰하기 위하여 반상호침투계는 폴리(엔-이소프로필아크릴 아미드)와 여러종류의 친수성 선형 고분자로 구성된 겔을 레독스 중합을 통하여 합성하였다. 반상호침투계의 형성으로 LCST가 낮은 온도로 이동하였고 이것은 겔내에 수소결합과 같은 분자간 작용에 기인한 것으로 추측된다. 탁도 측정과 FT-IR 결과로 반상호침투계에서 수소결합의 형성은 LCST의 이동에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 또한, LCST이동은 선형 친수성 고분자의 기능기와 분자량의 변화에서도 관찰되는데 이것은 수소결합과 고분자 사슬의 엉킴현상의 증가에 기인된 것으로 추측된다. 한편, 폴리(엔-이소프로필아크릴아마이드)와 폴리 (아크릴산)으로 구성된 상호침투계의 온도와 pH에 따른 팽윤/수축/팽윤의 거동을 이해하기 위하여 이러한 상호침투계는 온도 민감성을 나타낼 성분으로 엔-이소프로필아크릴아마이드를 pH민감성을 나타낼 성분으로 아크릴산을 단계적으로 가교 중합하였다. 이 상호침투계는 상당한 부피의 변화와 함께 온도와 pH의 변화에 대한 민감성을 나타내었다. 이러한 민감성은 낮은 pH에서 고분자간 수소결합증가로 소수성 응집의 촉진효과와 높은 온도에서 수소결합의 해리로 인한 폴리(아크릴산)이 팽윤된 결과이다. 또한, 수소결합과 소수성 작용 같은 분자간의 다중 작용이 온도와 pH의 변화에 따른 연속적인 팽윤/수축/팽윤의 거동을 일으키는 주요 원인으로 작용하는 것으로 사료된다.
