PVA-PAMPS-PAA三元互穿网络型水凝胶的合成及其性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)以及聚乙烯醇(PVA)为原料,制备了PVA-PAMPS-PAA三元互穿网络型(T-IPN)水凝胶.红外分析表明,PVA与PAA以及PAMPS之间形成了较强的氢键,使得PVA分子上的C—O伸缩震动吸收峰移向了低波数处.X射线衍射以及电镜分析表明,当PVA用量较低时,PVA能均匀的穿插于凝胶网络中,形成完善的互穿网络结构,当PVA用量过高时,部分的PVA结晶而使得凝胶出现相分离.研究了该三元互穿网络型水凝胶的溶胀性能,结果表明,该水凝胶的平衡溶胀比在200至340之间,并且随着AA以及AMPS用量的增加,凝胶的溶胀速率以及平衡溶胀比均升高.该三元互穿网络型水凝胶在酸性溶液中和在碱性溶液中表现出截然不同的消溶胀性能;并且随着溶液pH的升高,凝胶在pH=9.0附近出现体积突变,表现出pH敏感性.通过研究T-IPN水凝胶的抗压缩性能发现,利用线型高分子、柔性高分子网络以及刚性高分子网络制备的三元互穿网络型水凝胶能在高溶胀比下保持较高的强度.溶胀比为180的T-IPN水凝胶,其最大抗压缩强度可达12.1 MPa.进一步研究发现,凝胶的组成以及溶胀比均对凝胶的抗压缩强度和压缩应变均存在较大的影响.     

PVA增强P(AAEA-co-AA)温度敏感性水凝胶的合成及其性能研究

以4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA)、丙烯酸(AA)以及PVA为原料, 通过自由基溶液聚合法, 制备了PVA-P(AAEA-co-AA)半穿网络型(s-IPN)水凝胶. 红外分析表明, AAEA主要以烯醇式结构存在, 并且由于PAAEA, PAA以及PVA之间较强的氢键作用, 使得PAAEA以及PVA分子上的C-O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. 电镜分析表明, PVA能贯穿于P(AAEA-co-AA)交联网络中, 从而有效阻碍凝胶的相分离|而XRD研究发现, 当PVA用量较少时, PVA能均匀的贯穿于凝胶网络中, 形成完善的互穿网络结构, 当PVA用量过高时, PVA不能有效地贯穿于聚合物交联网络中而出现结晶. 采用DSC对s-IPN水凝胶的体积相转变进行了研究, 结果表明, 该s-IPN水凝胶的体积相转变温度(VPTT)在54.0至57.8 ℃之间, 并且随着PVA用量的增加, 凝胶的VPTT逐渐升高. 研究了该s-IPN水凝胶的抗压缩性能, 结果表明, PVA与P(AAEA-co-AA)形成的半互穿网络结构能有效提高凝胶的抗压缩强度, 其最大抗压缩强度可达8.4 MPa. 对凝胶的温度敏感性研究发现, 当外界温度低于VPTT时, 凝胶能保持溶胀状态|而当温度高于VPTT时, 凝胶的平衡溶胀度迅速下降, 表现为温度敏感性.     

大孔PAMPS/PVA半互穿网络型水凝胶的制备及其性能研究

以PEG6000为成孔剂, 合成了大孔聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/聚乙烯醇半互穿网络型(s-IPN)水凝胶. 红外分析表明, PVA与PAMPS之间形成了较强的氢键, 使得PVA分子上的C—O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. X射线衍射分析发现, 当PVA用量较高时, 由于部分的PVA结晶, 使得凝胶的半互穿网络结构不均匀. 电镜分析结果表明, 没有使用成孔剂的凝胶表面成褶皱形, 不存在任何孔洞结构; 而以PEG6000为成孔剂的凝胶表面存在相互贯穿的大孔结构. 研究了该水凝胶的溶胀性能, 结果表明, 该水凝胶的平衡溶胀度在116至320之间; 而成孔剂PEG6000的加入能较大幅度提高凝胶的溶胀速率, 凝胶在240 min之内就能达到溶胀平衡. 对凝胶抗压缩性能的研究表明, 当PVA用量为9.1% (w)时, 凝胶的抗压缩强度最大, 可达12.0 MPa; 而成孔剂的加入会在一定程度削弱凝胶的抗压缩强度. 该凝胶具有较好的电场敏感性, 研究发现, 将吸去离子水达到溶胀平衡的凝胶放入施加有电场的0.2 mol•L－1 NaCl溶液中时, 凝胶迅速偏向阳极. 而PVA和成孔剂PGE6000的用量均对凝胶的偏转速度以及最大偏转角存在较大的影响.     

PVP-P(AAEA-co-AA)/纳米金温度-电场双重敏感性凝胶的制备及性能

采用溶液聚合法以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为第二网络,以丙烯酸(AA)、4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA)为单体制备PVP-P(AAEA-co-AA)半互穿水凝胶(PVP-SIPN),再通过原位还原法合成PVP-P(AAEA-co-AA)/纳米金复合凝胶(GNPs gel),探讨凝胶的溶胀/消溶胀性能、温度及电场敏感性。研究表明,随PVP用量的增加PVP-SIPN溶胀速率减小,平衡溶胀度降低;当PVP用量低于5%凝胶保水率随PVP用量增加而降低,高于5%时保水率随PVP用量增加而增加;PVP-SIPN相转变温度升高,且凝胶温度敏感性随之减弱。纳米金的加入导致凝胶平衡溶胀度从82.3g/g降低至22.66g/g,在电场作用下,外界离子浓度小于0.2mol/L时,GNPs gel发生溶胀;反之,消溶胀,凝胶消溶胀速率随外界电压增大而增大。     

丝胶基半互穿温敏凝胶的合成及其溶胀行为的研究

采用半互穿网络技术, 将具有生物相容性的丝胶蛋白(silk sericin)作为第二网络进入聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶网络中, 在水溶液中制备得到具有半互穿网络结构的丝胶基温敏水凝胶(SS/PNIPAM semi-IPNs). 采用称重法研究了产物的(消)溶胀、温度敏感性、最大溶胀度及脉冲响应行为; 利用扫描电镜(SEM), 差示扫描量热仪(DSC)和动态热机械分析仪(DMA)分别考察了产物的内部形态、热相转变行为和其储能模量随温度的变化. 结果表明: 具有较高亲水性的丝胶蛋白的引入增大了semi-IPNs水凝胶的内部孔径, 导致SS/PNIPAM半互穿水凝胶的溶胀度增加, 并且其储能模量随温度变化更明显. 相比于纯PNIPAM水凝胶, 半互穿水凝胶的消溶胀速率和低临界溶解温度(LCST)变化不大.     

PAMPS/SiO_2杂化水凝胶的合成及电场敏感性研究

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为有机原料,正硅酸乙酯(TEOS)为无机原料,过硫酸钾为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过原位-凝胶水溶液聚合法合成了一系列不同二氧化硅含量和不同聚离子浓度的聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/二氧化硅杂化电场敏感性水凝胶.通过扫描电子显微镜(SEM)表征凝胶的结构,研究水凝胶在去离子水以及氯化钠溶液中的溶胀和消溶胀行为.结果表明,系列凝胶的平衡溶胀度介于224.9至325.6之间,复合凝胶的溶胀速率随TEOS用量的增加而降低;除理想杂化凝胶外,随着聚离子浓度的升高,凝胶在氯化钠溶液中的消溶胀速率逐渐减小.对凝胶的电场敏感性研究表明,当聚离子浓度大于氯化钠溶液浓度时,凝胶进一步溶胀,反之则消溶胀,其中杂化凝胶的再溶胀性能减弱,而消溶胀行为变得更为明显.同时制得的理想杂化凝胶,较纯有机凝胶具有更为理想的力学性能,最大抗压缩强度可达23.4 MPa.     

P(AMPS-co-HEMA)凝胶的合成与吸银性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用自由基水溶液聚合法制备P(AMPS-co-HEMA)共聚凝胶,通过傅里叶红外光谱(FT-IR)对材料结构进行了表征.研究单体配比、交联剂的用量、引发剂的用量对共聚凝胶吸水性能的影响,并在此基础上对凝胶的溶胀、吸银及消溶胀性能进行研究.结果表明,当单体摩尔比n(AMPS)∶n(HEMA)=2∶1,交联剂用量ω(MBA)=0.6％,引发剂用量ω(KPS)=0.8％,所制得的凝胶吸水性能最好;凝胶在蒸馏水中的溶胀过程属于松弛平衡扩散;凝胶在AgNO3溶液中60min左右达到消溶胀平衡,且当AgNO3溶液的浓度为0.05mol/L时,银离子吸附量最大,为0.04g/g,消溶胀速率最快.     

羧甲基壳聚糖/海藻酸钠半互穿网络水凝胶的制备及性能研究

以羧甲基壳聚糖(CMC)和海藻酸钠(SA)为原料,京尼平(GP)为交联剂,制备具有pH敏感性的CMC/SA半互穿网络(semi-IPN)水凝胶.利用特性黏数、红外光谱对CMC/SA水凝胶的半互穿网络结构及形成机理进行了分析与表征;对水凝胶的力学性能进行了测试;探讨了pH值及交联剂含量对水凝胶溶胀性能的影响.结果表明,京尼平交联的CMC/SA水凝胶具有半互穿网络结构.当w(CMC)∶w(SA)=5∶5时,CMC/SA水凝胶的断裂强度达到最大值(59 MPa),分别比纯的CMC(40 MPa)和SA(36 MPa)提高了47.5%和63.9%;当SA含量为60%时,CMC/SA水凝胶的断裂伸长率达到最大值(13.0%).当pH3.0时,溶胀率随pH值的增大而减小,pH=3.0时,溶胀率最小(186%);当pH3.0时,溶胀率随pH值的增大而增大,pH=9.0时,溶胀率最大(886%).京尼平交联的CMC/SA半互穿网络水凝胶具有明显的pH敏感性、溶胀可逆性及对pH的快速响应性.     

N-异丙基丙烯酰胺温度敏感性水凝胶相转变动力学研究及其应用

研究指出表观二级动力学方程可以很好地描述N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的溶胀和消溶胀动力学.即溶胀动力学方程为dR/dt=k_1(R_e-R)~2,消溶胀动力学方程为-dR/dt=k_c(R-R_e)~2.把这种水凝胶用于分离高分子水溶液时可引入“单位溶张比分离循环的合理时耗”这样一个参量.它根据溶胀和消溶胀过程中的起始溶胀比、平衡溶胀比、表观溶胀动力学常数和表观消溶胀动力学常数求出.具体公式为△t_1(T_s,T_c)=2/[R_c(T_s)-R_0(T_s)]~2k_s(T_s)+15/[R_0(T_c)- R_s(T_c)]~2k_c(T_c)~(1/2)在理想情况下,分离过程的“总合理时耗”与△t_1成正比,比例系数为分离过程中的除水总量与干凝胶用量的比值,即△t_r=W_W/W_G·△t_1.当根据二个动力学方程求得的总时耗计算值处于(0.9△t_r,1.1△t_r)范围内时,表明所选干凝胶用量和循环溶胀比区段均合适.     

交联聚(N-异丙基丙烯酰胺)/(海藻酸钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺))半互穿网络水凝胶的制备及其溶胀性能

将线性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和海藻酸钠(SA)分子同时引入到PNIPAAm凝胶中,制备了交联聚(N-异丙基丙烯酰胺)/(海藻酸钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺))半互穿网络(Cr-PNIPAAm/(SA/PNIPAAm)semi-IPN)水凝胶。在弱碱性条件下(pH=7.4),改变SA与线性PNIPAAm的质量比对Cr-PNIPAAm/(SA/PNIPAAm)semi-IPN水凝胶的溶胀度没有太大的影响。在酸性条件下(pH=1.0),其溶胀度随着SA与线性PNIPAAm质量比的减小而增大。由于亲水性SA与线性PNIPAAm的协同作用,Cr-PNIPAAm/(SA/PNIPAAm)semi-IPN水凝胶的消溶胀速率得到很大提高。     

超大孔P(AA-co-AM)/PVA水凝胶的制备及吸附性能研究

采用泡沫分散聚合法,以饱和Na2CO3水溶液为发泡剂,过硫酸铵(APS)及NaHSO3为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,聚(氧化乙烯/氧化丙烯)(PF127)为泡沫稳定剂,丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,聚乙烯醇(PVA)为第二网络,制备超大孔半互穿水凝胶P(AA-co-AM)/PVA,并研究其对阳离子兰染料的吸附性能。研究表明,P(AA-co-AM)/PVA具有相互贯穿的超大孔结构;当n(AM):n(AA)=1.5:1,w(PVA)=1.6%时凝胶的平衡溶胀度达186.56g/g;凝胶具有很好的离子响应性,在蒸馏水中的平衡溶胀度为129.16g/g时,在0.1mol/L NaCl溶液中只有31.07g/g;对阳离子兰染料溶液的脱色率达92.17%,吸附容量达17.16mg/g。     

P(AMPS-co-BMA)水凝胶的电场敏感性及电刺激响应机理

以离子型单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)及非离子型单体甲基丙烯酸丁酯为原料, 偶氮二异丁腈为引发剂, N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂, N,N-二甲基甲酰胺为溶剂, 通过自由基聚合合成了一系列聚离子浓度不同的聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸-co-甲基丙烯酸丁酯)电场敏感性水凝胶. 研究了其在去离子水及NaCl溶液中的溶胀行为. 结果表明, 该水凝胶在去离子水中的平衡溶胀度在236.4~298.5之间, 其溶胀速率随着AMPS用量的增加而增加; 并且随着凝胶内部聚离子浓度的增加, 凝胶在NaCl溶液中的消溶胀速率及消溶胀度逐渐减小. 凝胶的电刺激响应性能研究结果表明, 在电场存在下, 凝胶在NaCl溶液中的溶胀行为与凝胶内部聚离子浓度和溶液中NaCl浓度的相对大小有关, 当凝胶内部聚离子浓度大于溶液中NaCl浓度时, 凝胶溶胀, 反之则凝胶消溶胀; 而且, 凝胶在电场作用下的偏转行为同样与凝胶内部聚离子浓度和溶液中NaCl浓度的相对大小有关, 当凝胶内部聚离子浓度大于溶液中NaCl浓度时, 偏向阴极, 反之则凝胶偏向阳极. 另外, 在电场存在下, 凝胶在NaCl溶液中的电偏转速度与环境温度密切相关.     

亲水/疏水半互穿网络凝胶在直流电场作用下的响应

研究了一种亲水 疏水型半互穿网络水凝胶 (PAAc QPVPDgels)对直流电场的刺激应答 .该凝胶中的疏水型N 十二烷基聚 (4 乙烯吡啶 )溴化盐 (QPVPD)高分子链与亲水型聚丙烯酸水凝胶 (PAAc)网络通过物理缠绕复合 .由于疏水力和亲水力的共同作用 ,在接触电场下 ,该凝胶在阳极端发生消溶胀 ,疏水相互作用对消溶胀有一定的影响 ;在非接触电场下 ,该凝胶在弱碱性溶液中迅速向阴极方向弯曲 ,在弱酸性溶液中首先发生消溶胀 ,然后向阳极方向弯曲     

甲基丙烯酸烷酯、甲基丙烯酰胺及丙烯酸与4,4′-二(甲基丙烯酰胺基)偶氮苯交联共聚凝胶的消溶胀动力学

研究了甲基丙烯酸十二烷或丁酯、甲基丙烯酰胺及丙烯酸与 4 ,4′ 二 (甲基丙烯酰胺基 )偶氮苯交联共聚凝胶的消溶胀动力学 .这类凝胶在pH7 4或pH8 0的缓冲溶液中达到溶胀平衡后 ,将其分别转入pH2 2和pH4 0的缓冲溶液中 .凝胶的消溶胀过程表现出两种情况 :一种是凝胶直接发生消溶胀 ,另一种是凝胶首先经历一个短时的溶胀然后再发生消溶胀 ,呈明显不同的两种消溶胀机制 .前者在单位时间内释水量 [(Ht-H0 ) t]的倒数与消溶胀时间有一个良好的线性相关性 ;而后者在单位时间内含水量 [Ht t]平方根的倒数与消溶胀时间有一个良好的线性相关性 .     

一种快速响应电场敏感多孔水凝胶的合成及其性能研究

以4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)为单体,不同分子量的聚乙二醇(PEG)为成孔剂,通过自由基溶液聚合法,合成了新型多孔快速响应电场敏感性水凝胶.结果表明,成孔剂PEG被洗脱后在凝胶内部形成了互相贯穿的孔洞结构,孔径在30～120μm之间.以PEG6000为成孔剂致孔后的多孔凝胶溶胀速率和消溶胀速率最快,在去离子水中30s达到溶胀平衡,在0.1mol/L的NaCl溶液中40min达到消溶胀平衡;电场作用下凝胶的消溶胀速度大大加快,12min内即可达到平衡.凝胶中AMPS含量的增多会加快凝胶在电场中的响应速度;而高温下,随着AAEA含量的增加,凝胶内部疏水基团增多并收缩产生大量的疏水微区,限制了凝胶内部水分的持续排出,因此n(AAEA)∶n(AMPS)=3∶1的凝胶4min内即可排出表面水分达到消溶胀平衡,可保水率却高达75%.同时,增大电解液的pH值、浓度以及提高电解电压,均会加快凝胶的消溶胀行为.     

PVA/P(AA-AM)水凝胶的制备及药物控制释放性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过化学引发聚合制备互穿水凝胶PVA/P(AA-AM);用红外光谱(IR)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)及扫描电镜(SEM)等测试方法对其进行了表征,并对其溶胀性能、p H敏感性以及离子强度对溶胀性能的影响进行了研究;并考察了该凝胶分别在p H=6.86和p H=1.80介质中对药物异烟肼和烟酸的控制释放行为。结果表明,PVA/P(AA-AM)水凝胶具有良好的p H、离子强度敏感性,在两种介质中异烟肼的累积释放率均高于烟酸,但异烟肼在p H=1.80的介质中的释放速度和累积释放率均高于其在p H=6.86的介质,烟酸则结果恰好相反。所以这种水凝胶有望用作靶向药物释放的载体。     

聚乙烯醇/海藻酸钠互穿网络水凝胶结构与性能研究

采用天然高分子海藻酸钠(SA)与聚乙烯醇(PVA)复合,通过化学交联法制备PVA/SA互穿网络水凝胶。SA的加入减弱了PVA分子间的氢键作用,而随SA含量增加,SA分子与PVA分子间的氢键作用增强。同时凝胶网络由致密变得疏松,网孔增大,出现微相分离的"核壳"结构。由于交联后的SA与PVA分子的Tg较接近,水凝胶仅有一个Tg,两相仍为部分相容。应变及频率扫描曲线中低应变区的储能模量远大于损耗模量,其网络松弛因子n值接近0,证明该凝胶具有较完整的网络结构,并表现为弹性。适量的SA可提高凝胶的力学及溶胀性能。     

快速pH响应丝胶/聚甲基丙烯酸互穿网络水凝胶的合成及表征

采用同步互穿网络方法制备丝胶蛋白(SS)/聚甲基丙烯酸(PMAA)为组分的互穿网络(IPN)水凝胶. 研究了互穿网络水凝胶对介质pH的刺激响应性能. 结果表明, IPN水凝胶具有强烈的pH刺激响应性能. 在pH=9.2的缓冲溶液中, -COOH解离成 -COO^-, 渗透压与网络之间的静电排斥作用导致IPN的溶胀度增大; 当pH减小时, 溶胀度随之减小. IPN水凝胶具有快速退溶胀速率及可逆溶胀-收缩性能.     

PVA改性PAMPS-PAM超高力学性能双网络水凝胶的制备

采用紫外光引发聚合制备了聚乙烯醇(PVA)改性的聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)-聚丙烯酰胺(PAMPS-PAM)双网络(DN)水凝胶.测定并比较了PVA改性前后PAMPS-PAM双网络水凝胶的溶胀动力学;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了单网络水凝胶的结构;测定PVA改性前后PAMPS-PAM双网络水凝胶的压缩及拉伸性能.结果表明,经PVA改性后的PAMPS-PAM双网络水凝胶有较高的溶胀比;0.82%PVA用量的PAMPS-PAM双网络水凝胶在90%压缩形变率下仍保持完整、最大拉伸应力达到0.5 MPa,大幅提高PAMPS-PAM双网络水凝胶的力学性能.     

海藻酸钠和聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络水凝胶的溶胀动力学研究

以海藻酸钠 (SA)和N 异丙基丙烯酰胺 (NIPAM)为原料 ,制备出具有温度敏感性的半互穿网络水凝胶 (SA PNIPAMsemi IPN) .主要研究了海藻酸钠用量、水介质温度及pH值对该凝胶溶胀速率的影响 .结果表明 ,在PNIPAM最低临界溶解温度 (LCST)以下 ,该凝胶的溶胀速率随着凝胶网络中SA组分的增加而增大 ,且溶胀速率取决于高分子链的松弛速率 ;pH对凝胶溶胀速率的影响与温度有关 ,温度对溶胀速率的影响与pH有关 .