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.     

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.     

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.     

聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺)水凝胶合成与性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酰胺为原料,以PEG6000为成孔剂,采用水溶液法合成多孔性聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸/丙烯酰胺)水凝胶,研究了凝胶的溶胀性和电场作用下的退溶胀性能.在凝胶制备过程中,PEG6000分子充当成孔剂,通过综合性能比较和红外光谱测试可知,所得凝胶具有多孔结构,这种孔洞结构有利于水分子的进出.结果显示,当引发剂为0.005 mol/L,交联剂为0.008 mol/L,摩尔比AMPS:PEG6000=100∶1,AMPS:AAm=2∶1时,可得综合性能较好的PAMA凝胶.     

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。     

离子键交联的聚两性电解质凝胶在不同pH和不同电解质溶液中溶胀行为研究

以丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAM)形成的离子复合物与丙烯酰胺(AAm)共聚,合成了一种新型的离子键交联的聚两性电解质凝胶(PADA).由于分子之间的氢键作用,PADA凝胶并不是在A/C(负正离子单体摩尔比)为1,而是在A/C为1.55处有最大消溶胀.与共价键交联的聚两性电解质凝胶相比,PADA凝胶的溶胀行为具有更强的pH敏感性.PADA凝胶在不同pH缓冲溶液中的溶胀行为表明,在pH 3~4之间消溶胀程度最大.在偏离该pH区域时凝胶均发生溶胀.但凝胶的溶胀程度在pH<3的酸性溶液中随A/C的增加而降低;而在pH>4的偏碱性溶液中随其增加而增加.在不同价数的离子溶液中,离子浓度对于PADA凝胶的平衡溶胀有着不同的影响.对于一价的NaCl溶液,PADA凝胶有典型的反聚电解质效应.但对于高价的CaCl2和柠檬酸三钠溶液,只在较低的浓度下,才表现出反聚电解质效应.而在较高盐浓度时,随盐浓度的增加其溶胀比反而降低.这可能与高价离子形成的离子键交联有关.与pH对PADA凝胶溶胀程度的影响相似,在CaCl2溶液中,PADA凝胶的溶胀程度随A/C的增加而降低;而在柠檬酸三钠溶液中则刚好相反.这种独特的溶胀行为似乎与高价离子电荷的正负性有关.     

聚N-异丙基丙烯酰胺/纳米SiO_2复合水凝胶的合成及溶胀性能

通过纳米SiO2的表面功能化,在其表面引入乙烯基功能基团,在H2OTHF的混合溶剂中,超声分散后,交联剂N,N′亚甲基双丙烯酰胺存在时,于25℃下使其与N异丙基丙烯酰胺共聚,制得聚N异丙基丙烯酰胺纳米SiO2复合水凝胶,并用FTIR和SEM对产物进行了表征.研究了凝胶的溶胀动力学,消溶胀动力学和温度敏感性.实验结果表明,纳米SiO2的引入,改善了聚N异丙基丙烯酰胺水凝胶在低温时的溶胀性能和在高温时对水的释放性能,并讨论了引起这些性能改变的原因.     

pH-敏感的疏水型凝胶在直流电场中的刺激响应

合成了不同疏水链长的甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺及丙烯酸与 4 ,4′ 二 (甲基丙烯酰胺基 )偶氮苯交联共聚的聚电解质凝胶 .该凝胶在非接触电场中发生消溶胀 ,但疏水侧链较长的凝胶在发生消溶胀之前经历了一个溶胀过程 .凝胶在电场中首先弯向阴极 ,随着时间的延长或电压的升高弯向阴极 ;并出现弯曲的方向或弯曲的程度的波动 .当撤去电场后 ,凝胶又能恢复到初始的形态 .凝胶的这些性质既与电渗、电扩散及电解有关 ,亦与凝胶的疏水相互作用有关     

电场敏感性聚(丙烯酸-co-丙烯酸甲酯)凝胶的合成和性能

以丙烯酸、丙烯酸甲酯为单体,亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂,N,N-四甲基乙二胺为促进剂,合成了一系列电场敏感性凝胶.研究了氯化钠溶液,pH缓冲溶液对凝胶平衡溶胀度的影响,并测定了所得电场敏感性凝胶在电场作用下的脱水行为.研究结果表明,所得凝胶具有很好的电场敏感性.此外,初步讨论了该类电场敏感性凝胶的电致收缩机理.     

聚N-异丙基丙烯酰胺/纳米SiO2复合水凝胶的合成及溶胀性能

通过纳米SiO2的表面功能化,在其表面引入乙烯基功能基团,在H2O／THF的混合溶剂中,超声分散后,交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺存在时,于25℃下使其与N-异丙基丙烯酰胺共聚,制得聚N-异丙基丙烯酰胺,纳米SiO2复合水凝胶,并用FT-IR和SEM对产物进行了表征,研究了凝胶的溶胀动力学,消溶胀动力学和温度敏感性,实验结果表明,纳米SiO2的引入,改善了聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶在低温时的溶胀性能和在高温时对水的释放性能,并讨论了引起这些性能改变的原因。     

温度与pH快速响应性P(NIPAM-co-AAc)水凝胶的制备及其性能

以氯化钠水溶液作为反应介质,成功制备了温度与pH快速响应性聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)[P(NIPAM-co-AAc)]水凝胶,研究了氯化钠水溶液的浓度对凝胶性能的影响.通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、测溶胀比对凝胶性能进行了表征.结果表明:凝胶具有相同的化学组成与结构,但具有不同的微观形态;随着反应介质中氯化钠浓度的增加,凝胶在20℃蒸馏水中的平衡溶胀比增大,并表现出较强的温度与pH敏感性以及较快的去溶胀速率.     

Novel poly(N‐isopropylacrylamide)/clay/poly(acrylamide) IPN hydrogels with the response rate and drug release controlled by clay content

Novel interpenetrating network (IPN) hydrogels (PNIPAAm/clay/PAAm hydrogels) based on poly(N‐isopropylacrylamide) (PNIPAAm) crosslinked by inorganic clay and poly(acrylamide) (PAAm) crosslinked by organic crosslinker were prepared in situ by ultraviolet (UV) irradiation polymerization. The effects of clay content on temperature dependence of equilibrium swelling ratio, deswelling behavior, thermal behavior, and the interior morphology of resultant IPN hydrogels were investigated with the help of Fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimeter (DSC), scanning electron microscope (SEM). Study on temperature dependence of equilibrium swelling ratio showed that all IPN hydrogels exhibited temperature‐sensitivity. DSC further revealed that the temperature‐sensitivity was weakened with increasing amount of clay. Study on deswelling behavior revealed that IPN hydrogels had much faster response rate when comparing with PNIPAAm/clay hydrogels, and the response rate of IPN hydrogels could be controlled by clay content. SEM revealed that there existed difference in the interior morphology of IPN hydrogels between 20 [below lower critical solution temperature (LCST)] and 50 °C (above LCST), and this difference would become obvious with a decrease in clay content. For the standpoint of applications, oscillating swelling/deswelling behavior was investigated to determine whether properties of IPN hydrogels would be stable for potential applications. Bovine serum albumin (BSA) was used as model drug for in vitro experiment, the release data suggested that the controlled drug release could be achieved by modulating clay content. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 47: 96–106, 2009     

温度敏感聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵)水凝胶的溶胀性能研究

由于改变亲水／疏水单体比值、与离子单体共聚心、改变凝胶内部结构等均可不同程度地调整温敏水凝胶的溶胀性能,本研究选择一种既含疏水烷基又含季铵盐正离子型亲水基团的两亲性单体——甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵（ADMOAB）,结构如示意图1所示．与N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）聚合,制备了P（NIPAM-co-ADMOAB）共聚水凝胶,以便在引入离子型结构单元的同时,改变凝胶体系中亲水／疏水单体比值,避免单纯增加疏水单体引起的水凝胶溶胀性降低问题,并考察了ADMOAB对水凝胶溶胀性能的影响,对该类水凝胶迄今鲜见相关文献报道．该研究对进一步了解水凝胶的构效关系、探索有效控制溶胀性能的途径具有积极意义．     

NIPAM共聚物多孔水凝胶的光引发RAFT合成及其溶胀性能

采用光引发可逆加成-断裂链转移(RAFT)方法,在室温下先合成了链端含有三硫代碳酸酯基的大分子链转移剂聚(N,N'-二甲基丙烯酰胺)(PDMAM),然后与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、N,N'-二甲基双丙烯酰胺(BIS)交联共聚合,并通过聚乙二醇的制孔作用制得PNIPAM-g-PDMAM梳型/多孔水凝胶.采用FTI...     

聚皂凝胶在溶液中的溶胀-消溶胀研究

聚皂是一类疏水改性的聚合物电解质,在其大分子结构中既带有亲水基团又带有疏水基团．通过一定程度的交联,可获得聚皂水凝胶．与近年来颇受关注的智能聚合物水凝胶一样,聚皂凝胶也表现出了相当的环境敏感特性．一般来说,聚合物水凝胶的ｐＨ敏感特性取决于分子链上所含...     

快速响应的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶 Ⅱ.热力学行为及水的状态研究

对使用CaCO3为成孔剂合成的快速响应的温敏性聚 (N 异丙基丙烯酰胺 ) (PNIPA)水凝胶进行了热力学行为和水的状态研究 .热力学研究表明 ,多孔结构的PNIPA水凝胶的平衡膨胀比随着反应物中CaCO3含量的增加而增加 ,随着交联剂浓度的增加而显著减小 ,但相转变温度均不受影响 .在水溶液中加入NaCl则使PNIPA水凝胶的相转变温度 (LCST)线性减小 .利用DSC分析了水凝胶中水的存在状态 ,证明了上述多孔PNIPA水凝胶中存在三种不同状态的水 ,研究了不同CaCO3粒子含量和离子强度对三种不同状态水的影响     

Synthesis and characterization of thermoresponsive poly(<Emphasis Type="Italic">N</Emphasis>-isopropylacrylamide-co-<Emphasis Type="Italic">N</Emphasis>-hydroxymethylacrylamide-co-2-hydroxyethyl methacrylate) hydrogels

Thermoresponsive hydrogels based on N-isopropylacrylamide, N-hydroxymethylacrylamide, and 2-hydroxyethyl methacrylate, poly(NIPAM–co-NHMAAm–co-HEMA), have been synthesized and their swelling—deswelling behavior studied as a function of NIPAM concentration, NIPAM/NHMAAm and NIPAM/HEMA mole ratio, and total monomer concentration. Copolymers varying in composition have been obtained by redox copolymerization of these three monomers. Temperature has been changed in the ranges from 4 to 70 °C at fixed pH and total ionic strength. Equilibrium swelling ratio, dynamic swelling ratio, and dynamic deswelling ratio were evaluated for all hydrogel systems. The equilibrium swelling ratios of the copolymeric gels decrease with increasing NHMAAm and HEMA content. The formation of the intermolecular hydrogen bonding between hydroxyl and amido groups decreases the hydrophilic group numbers of the gel and the affinity of the gel towards water decreases. The copolymer gels also showed rapid volume transitions with time. The time required for equilibrium shrinking increased with increasing NHMAAm and HEMA content in the gel.     

Effect of the crosslinking level on the properties of temperature‐sensitive poly(N‐isopropylacrylamide) hydrogels

In this study, the effect of the level of crosslinking on the properties of poly(N‐isopropylacrylamide) (PNIPAAm) hydrogels was investigated in terms of their lower critical solution temperature (LCST), interior morphology, equilibrium swelling, and deswelling and swelling kinetics. The thermal analysis showed that PNIPAAm hydrogels, having a wide range of crosslinking levels, exhibited almost the same LCSTs, and this was different from what the conventional theory would have predicted. Scanning electron micrographs revealed that the interior network structure of the PNIPAAm matrix became more porous with an increase in the level of crosslinking. This more porous matrix provided numerous water channels for water diffusion in or out of the matrix and, therefore, an improved response rate to the external temperature changes during the deswelling process and the swelling process. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 41: 582–593, 2003     

K-型卡拉胶/聚乙烯吡咯烷酮共混水凝胶的辐射合成

采用辐射技术合成了K 型卡拉胶 (KC) /聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)共混水凝胶 ,研究了天然高分子KC、单体N 乙烯基吡咯烷酮 (N VP)、交联剂二甲基丙烯酸十四甘醇酯 ( 1 4G) ,辐照剂量以及剂量率等对辐射合成的KC/PVP共混水凝胶性质的影响 .实验发现 ,KC与适当比例的N VP共混后在一定剂量范围内辐照可得到高强度、高溶胀行为的KC/PVP共混水凝胶 ,随着共混凝胶内KC含量的相对增加 ,凝胶强度及溶胀性的能均显著提高 ,但合成该共混凝胶的最佳剂量却相对提前 ;加入 1 4G后降低了KC/PVP共混凝胶辐射合成最佳剂量 ,同时使KC/PVP共混凝胶的强度进一步提高 ;剂量、剂量率对KC/PVP共混凝胶的性质亦有很大的影响 .分析表明 ,KC与N VP共混后 ,在较低剂量下KC的降解被抑制 ,从而获得一种由物理交联的KC和化学交联的PVP形成的互穿网络 (IPN)凝胶