耐电压型聚P(NIPAAm-co-DMAEMA)水凝胶的合成与性能

 电场敏感水凝胶是由高分子三维网络与溶剂水组成的多元体系,并且在电场作用下会产生可逆弯曲或消溶胀的水凝胶。本文以异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA）为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合法制备了一系列电场敏感性水凝胶,研究了不同质量分数的NaCl溶液、温度、接触电场对水凝胶溶胀率的影响。研究表明,合成的一系列P(NIPAAm-co-DMAEMA)水凝胶中,随着单体NIPAAm量的增加,在去离子水中的平衡溶胀率下降,同时随着NaCl质量分数的增加,平衡溶胀率下降,但即使在质量分数为0.9%的NaCl溶液中,最大溶胀率仍达89g/g,即保水率44%;共聚得到的水凝胶LCST温度在43℃左右,有望成为良好的温敏性材料。在接触电压刺激下,随着样品水凝胶中DMAEMA含量的增加,水凝胶的质量保持率Rm依次减小。传统阴离子单体或阳离子单体聚合而成的水凝胶在电场作用下消溶胀十分明显,而本文采用阳离子单体与非离子单体共聚合成得到的水凝胶的Rm与时间的关系可以用拟合方程较好地描述,根据得到的拟合方程外推,该水凝胶在通电360min后保水率仍可达53%。这种良好的耐电压性,使该水凝胶更好地应用于人工肌肉和仿生技术及人造保险丝。     

聚丙烯酰胺水凝胶的制备及pH敏感性的研究

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂,N,N,N',N'-四甲基乙二胺为助剂,采用自由基水溶液聚合方法,合成了一系列配比不同的聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶.通过对不同配比的PAAm水凝胶进行比较,发现水凝胶透明度与交联剂的含量有关.交联剂含量占单体摩尔含量的0.5～5％时,凝胶的透明度随交联剂的增加明显下降;当交联剂含量小于0.5％时,透明度增大明显.同时,对PAAm水凝胶的pH敏感性进行了研究.通过溶胀比实验发现,水凝胶的溶胀比随pH的增加呈现出三个不同的阶段,低平区(pH 0～7),峰值区(pH 10～13),衰减区(pH＞13).最后,本文分析了水凝胶的溶胀机理,认为水凝胶的溶胀过程主要受聚合物网络结构内的静电排斥作用以及离子屏蔽效应所控制.     

淀粉基温敏水凝胶的制备及其缓释性能研究

将羟乙基淀粉(HES)分别用马来酸糠酰胺(SFA)和N-丙氨酸基马来酰亚胺(AMI)进行化学修饰,然后以N-异丙基丙烯酰胺为单体、以聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,通过Diels-Alder反应和光聚合反应制备具有互穿网络结构的水凝胶,水凝胶的结构和形态分别用红外光谱和扫描电镜进行分析和表征。溶胀动力学测试及尿素缓释实验结果表明,该水凝胶具有较好的溶胀性能,并且其溶胀度及对尿素的释放均随温度的升高而降低,该水凝胶作为缓释肥料的载体具有潜在的应用前景。     

N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸叔丁酯共聚微凝胶的温敏性

以一定量的N-异丙基丙烯酰胺(N IPAM)为主单体,以亚甲基双丙烯酰胺(M BA)为交联剂,使用丙烯酸叔丁酯(tBA)为共聚单体,通过改进的无皂乳液聚合方法制备了具有温敏性的P(N IPAM-co-tBA)微凝胶。傅立叶变换红外光谱分析结果证实了微凝胶的化学结构,扫描电镜观察表明该微凝胶为单分散性良好的球形形状。P(N IPAM-co-tBA)微凝胶的体积相转变温度在较宽的范围内可由共聚单体tBA的用量进行调节,但随着tBA用量的增加,微凝胶的温敏性逐渐下降。由于tBA共聚单元增加了聚合物链的疏水性,因此P(N IPAM-co-tBA)微凝胶的溶胀比随着凝胶网络中tBA单元含量的增加而下降。     

生物温敏性水凝胶的研究

采用明胶和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为原料,制备了配比不同的明胶/聚N-异丙基丙烯酰胺(Gel/PNIPAM)水凝胶系列,研究了pH值、温度对水凝胶的溶胀度和溶胀速度的影响。结果表明,明胶/PNIPAM水凝胶对pH值、温度有明显的响应性,且随着组分中NIPAM配比的增加,水凝胶的温敏性明显增加;对水凝胶的溶胀动力学研究表明,体系配比对溶胀的影响与最低溶液临界温度(LCST)有关,当温度大于LCST时,溶胀速度及溶胀度随明胶含量的增加而增加,当温度低于LCST且配比为1/1(质量比)时,水凝胶的溶胀速度最大。     

温敏性凝胶的合成与药物缓释模拟

通过自由基聚合法合成了聚（N－异丙基丙烯酰胺）一无水凝胶和聚（N－异丙基丙烯酰胺－丙烯酸）二元水凝胶，用溶胀法探讨了温度，pH有原料组分等因素对凝胶性能的影响，实现发现：一元水凝胶体系与其线性聚合物一样，具有明显的相转变温度（LCST), 与差示扫描量热法（DSC）结果一致；二元水凝胶的LCST随丙烯酸的含量的增加而上升，而碱性条件下的溶胀性能远远优于酸性条件，Lin选出一适合配方并在模拟人体体温（37℃）和胃肠液pH值的条件下进行了药物（阿司匹林）缓释实验，发现以凝胶颗粒为药物载体，能更好地达到药物长期有效释放的目的。     

聚(改性精氨酸/N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶敷料的制备与性能

以改性精氨酸(M-Arg)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,通过自由基共聚,并预载入抗菌剂洗必泰,制备出新型P(M-Arg/NIPAAm)系列水凝胶敷料.通过核磁共振(1 H NMR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)表征了M-Arg的结构和水凝胶的表面形态结构;利用溶胀率测试、药物累计释放、抗菌测试研究了水凝胶敷料的溶胀及抗菌性能.研究结果表明:不同单体投料比合成的水凝胶敷料具有不同的温敏性;新型P(M-Arg/NIPAAm)水凝胶敷料具有良好的抗菌和药物缓释性能.     

聚N-丙烯酰基甘氨酸水凝胶的合成及溶胀性能

以N丙烯酰基甘氨酸(Acgly)为单体、过硫酸铵(APS)为引发剂、亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过溶液自由基聚合得到含有不同交联剂用量的水凝胶,并进行红外光谱表征.实验中对合成的水凝胶在不同pH条件下的平衡溶胀比和溶胀收缩可逆性进行测试.结果表明:随着交联剂质量分数从0.5%增大至7%,水凝胶外观由无色透明变为白色不透明,同时水凝胶由软变硬,弹性变小,硬度增加;在2.8相似文献   

醚化海藻酸钠/聚丙烯酸钠凝胶在有机溶剂中的聚集态变化

以醚化海藻酸钠(ESA)与一定中和度的丙烯酸(AA)为单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,采用水溶液法合成了醚化海藻酸钠(ESA)/聚丙烯酸钠[P(N aAA)]吸水性复合凝胶。考察比较了凝胶在不同组成比的水/丙酮混合溶剂中的平衡含水率。结果表明:丙烯酸中和度为60%时,凝胶饱和吸水率随着丙酮含量的增加连续下降;丙烯酸中和度为70%和90%时,凝胶在溶剂的介电常数分别为46.6和64.1时发生不连续收缩现象(体积相变);随着溶剂中水含量的增加,扩散系数(Dt)也增大,溶剂中Hφ2O<0.4时,凝胶的溶胀表现出non-F ick-ian扩散行为,当φH2O=0.4时,凝胶的溶胀主要表现出F ick ian动力学行为。     

AM/DMDAAC共聚水凝胶的电场敏感性能

 为研究阳离子性DMDAAC共聚物水凝胶的电场敏感性能,以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合法制备了AM/DMDAAC共聚物水凝胶,考查样品水凝胶在外加直流电场刺激下的消溶胀动力学和弯曲行为。研究表明,DMDAAC单体含量、施加电压的时间和施加电压大小以及所在溶液的离子强度对水凝胶的电敏感性能有着显著影响,有望使其在化学阀、仿生驱动器方面得到应用。在低浓度NaCl溶液中向正极弯曲,随着NaCl质量分数的增加,向正极弯曲角度逐渐减小,并进一步向负极弯曲。影响凝胶弯曲角度转变的临界NaCl质量分数为0.3%—0.4%,不同的单体配比,其临界NaCl质量分数也不一样。     

以聚氨酯预聚物为交联剂的两性水凝胶

为了改善水凝胶的强度,通过端丙烯酸酯基阴离子型聚氨酯(PU)与甲基丙烯酰氧乙基苄基二甲基氯化铵(MAEBDAC)的共聚交联,合成了系列两性水凝胶(简称L1—L5)。采用差式扫描量热法(DSC)分析了阴阳离子摩尔比为0.3/1(样品L1)、1/1(样品L3)和1.3/1(样品L5)的干凝胶,结果表明,两组分间相容性良好。处于等电点的样品L3中没有微孔结构,且其可冻结水含量仅为总溶胀水量的11.7％,而在样品L1和L5中均具有微孔结构且可冻结水含量增至50％。研究pH响应性表明,水凝胶的响应行为取决于凝胶中过量电荷的性质,外加电介质对样品L3的吸水能力影响较小。凝胶强度随聚氨酯链段的引入而提高。     

PVA/PAA/BC复合水凝胶的制备与性能

利用冰冻–解冻循环法制备聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酸(PAA)/细菌纤维素(BC)复合水凝胶.研究BC与单体丙烯酸(AA)用量对PVA/PAA/BC复合水凝胶的力学性能和溶胀特性的影响,初步探讨PVA/PAA/BC复合水凝胶的pH敏感性.实验结果表明:随着BC添加量的增多,PVA/PAA/BC复合水凝胶的含水率和拉伸强度与PVA/PAA水凝胶相比均有一定程度的提高,SEM表明复合水凝胶的网络交联点增多;加入AA会使复合水凝胶拉伸强度减小,但溶胀性能提高很多.综合考虑,BC添加量为4%,AA添加量为8%时,各项性能均较好.     

高强度物理-化学混杂双网络水凝胶的制备及性质

以聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）和丙烯酰胺（acrylamide, AM）为原料, 采用“一锅煮”及紫外辐照结合冷冻 解冻两步聚合法制备聚乙烯醇/聚丙烯酰胺(PVA/PAM)混杂双网络水凝胶, 并对水凝胶的力学性能、 溶胀性能、 失水性能以及自愈合性进行测试和分析. 结果表明, PVA/PAM混杂双网络水凝胶具有较高的力学强度, 其拉伸强度为428 kPa, 失水速率和单网络水凝胶相比较慢, 具有一定的自愈合性.     

矿井密闭填充材料力学性能分析与稳定性预测

采用水凝胶密闭填充材料建造密闭墙是防止煤层自燃、有害气体扩散或者瓦斯爆炸的方法之一。通过一系列单向压缩试验,分析了吸水性单体、交联剂、促凝剂的含量等对水凝胶内填充材料力学性能的影响。并利用灰色GM(1,1)预测模型对水凝胶密闭填充材料进行了持久稳定性分析。实验发现,随着单体与交联剂添加量的增加,水凝胶材料的弹性模量增大,强度提高,弹性减弱;而促凝剂含量的影响正好与之相反。同时水凝胶材料的应力-应变曲线出现了阶段性变化,且分界点的位置由材料本身的形变所决定,一般出现在纵向形变为50%处;模型精度较好,亲水性单体浓度增大,水凝胶材料的持久稳定性也较好。     

模糊数学在IPN型水凝胶合成中的应用

以聚乙烯醇(PVA),丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为原料,以过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法合成了互穿网络水凝胶,并对其吸水性、抗盐性和抗温性等性能指标进行了研究,根据正交设计,运用模糊数学的理论和方法处理实验数据,指出影响凝胶吸水率性能指标的显著因素为单体质量比和交联剂Ⅱ用量,影响凝胶抗盐性的显著因素为单体质量比和PVA用量;影响凝胶抗温性的显著因素为引发剂用量和单体用量确定了不用情况下最佳合成条件及配方。     

聚N-异丙基丙烯酰胺/羧甲基壳聚糖纳米复合水凝胶制备及响应性能

以羧甲基壳聚糖（CMCS）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）为原料,采用粘土作为交联剂制备一种新型的纳米复合水凝胶（PNIPAAm/CMCS/Clay）,并对其进行表征.研究CMCS及粘土用量、水介质温度及pH值对该凝胶性能的影响.结果表明该凝胶具有明显的温度和pH值双响应性,溶胀度随CMCS的增加和粘土用量的减少而增大.     

智能海藻酸钙/PNIPAAm互穿网络水凝胶微囊制备研究

以海藻酸钙凝胶为聚合模板，过硫酸铵/偏重亚硫酸钠氧化还原引发剂体系、自由基水溶液法聚合制备了温度敏感和pH敏感的海藻酸钙/聚N异丙基丙烯酰胺（CA/PNIPAAm）互穿网络水凝胶微囊。并研究了引发剂用量、单体量、单体/海藻酸钠配比、缓冲液pH值等因素对该互穿智能水凝胶温度敏感和pH敏感性的影响。结果表明：该互穿凝胶微囊对pH/温度具有敏感溶胀性，可望作为口服药物缓释制剂的载体。     

乙醇脱水对聚丙烯酸水凝胶pH敏感性的影响

以丙烯酸和无水乙醇为原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发剂制备了聚丙烯酸水凝胶,并研究了不同pH值的缓冲溶液对水凝胶溶胀度的影响。结果表明,水凝胶在酸性条件下的溶胀度比在碱性条件下大,pH值为4时的溶胀度最大,可达40倍。乙醇脱水干燥水凝胶的溶胀度和溶胀速率都得到了明显提高,且具有良好的温度敏感性和稳定性。     

PDMAA/Clay纳米复合水凝胶的制备与性能

以无机黏土为交联剂,采用偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂制备了新型的聚N,N ＇-二甲基丙烯酰胺/黏土(PDMAA/Clay)纳米复合水凝胶,作为对比,采用过硫酸钾(KPS)为引发剂制备了相对应的水凝胶.对两种纳米复合水凝胶的结构、形态、溶胀行为和力学性能等进行了研究.试验表明,黏土的结晶结构均已被破坏,黏土规整的片层被剥离并在凝胶中无序分布,起到交联剂的作用.随着黏土含量的增加,水凝胶的溶胀速率和溶胀度降低.采用AIBN制备的PDMAA/Clay水凝胶具有更好的韧性及更高的断裂强度,其断裂伸长率可达1 800％以上,而KPS制备的水凝胶的断裂伸长率在1 200％左右.     

聚丙烯酰胺/甲基纤维素半互穿网络的制备及溶胀动力学研究

 以过硫酸铵(APS)为引发剂、N,N′-二甲基双丙烯酰胺(MBA)、四甲基乙二胺(TEMED)为催化剂,在室温下通过水溶液自由基聚合,制备了聚丙烯酰胺/甲基纤维素半互穿网络(PAM/MC semi-IPN)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)对凝胶结构进行了表征,考察了MC含量和温度对凝胶外观、平衡溶胀和溶胀动力学的影响。从FT-IR图谱可看出,随MC含量增加,PAM酰胺Ⅰ带的吸收峰从1632cm^-1移到1650cm^-1,表明PAM与MC发生了明显的氢键相互作用。随MC含量增加,凝胶颜色从透明到乳白色逐渐加深。随温度升高,各组分凝胶的平衡溶胀比都增大。随MC含量的增加,相同温度下,凝胶的平衡溶胀比下降。另外,半互穿网络凝胶的尺寸随温度升高没有明显变化,说明MC在高温下的相转变并未造成半互穿网络的体积相变。凝胶的溶胀动力学显示,凝胶在100min前均快速溶胀,在200min以后溶胀速度变缓,最终趋于平衡。扩散指数(n)和溶胀速率(k)的数据表明,温度对扩散机理有很大影响,并且MC含量低于1.0%时凝胶组成对扩散机理影响不大。通过线性拟合的R²可知,各组分凝胶在各温度下均较好的符合二级动力学方程,并且MC含量低于1.0%时对凝胶的初始溶胀速率影响不大。