速响应的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶Ⅰ.以CaCO3为成孔剂制备方法、表征及动力学研究

以不同粒径的CaCO3粒子为成孔剂,合成了快速响应的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPA)水凝胶.利用扫描电镜观察到水凝胶具有特殊的孔状结构,得到水凝胶的孔径大小为几十微米左右.动力学研究表明,该水凝胶在温敏膨胀或收缩时,具有快速的响应速率,在10 min内的失水率可达90%.比较了干凝胶和40℃下失水后的凝胶两种不同状态下水凝胶的膨胀曲线,发现两者的溶胀动力学曲线明显不同,前者的曲线有拐点.同时发现与失水收缩速率相比,水凝胶具有较慢的吸水膨胀速率.     

快速响应的温敏性聚（N—异丙基丙烯酰胺）水凝胶——Ⅰ.以CaCO3为成孔剂制备方法、表征及动力学研究

以不同粒径的CaCO3粒子为成孔剂，合成了快速响应的温敏性聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPA）水凝胶，利用扫描电镜观察到水凝胶具有特殊的孔状结构，得到水凝胶的孔径大小为几十微米左右，动力学研究表明，该水凝胶在温敏膨胀或收缩时，具有快速的响应速率，在10min内的失水率可达90%，比较了干凝胶和40℃下失水后的凝胶两种不同状态下水凝胶的膨胀曲线，发现两者的溶胀动力学曲线明显不同，前者的曲线有拐点，同时发现与失水收缩速率相比，水凝胶具有较慢的吸水膨胀速率。     

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.     

快速响应的温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的制备及表征

以不同浓度的β-环糊精水溶液为反应介质制备了一系列快速响应的温度敏感性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶。利用SEM观察其表面形态,并测定了不同温度下达到平衡时水凝胶的溶胀比,研究了水凝胶的去溶胀动力学。结果表明,与传统水凝胶相比,该水凝胶的溶胀性能略有提高,并且对温度的变化具有非常快的响应速率。以0·25(wt)%的β-环糊精水溶液中制备的水凝胶为例,该水凝胶仅1min内就失去约94%的水,而传统水凝胶在15min内仅失去66%左右的水。     

非紧密堆积型光子晶体凝胶的胀缩行为

制备了Bragg衍射峰波长位置在700～800 nm之间的非紧密堆积型光子晶体凝胶(NCPPCGs). 通过自然干燥失水, 复水浸泡, 不同浓度的乙醇溶液浸泡和不同pH缓冲溶液浸泡等处理, 研究了NCPPCGs的溶胀、收缩(胀缩)行为和Bragg衍射峰迁移的关系; 在凝胶自然干燥失水过程中, Bragg衍射峰蓝移, 复水浸泡后, Bragg衍射峰快速红移至干燥前的位置; 凝胶经不同浓度的乙醇溶液浸泡后, 凝胶体积改变, 并且乙醇浓度升高时, Bragg衍射峰蓝移; 经水解处理的NCPPCGs具有pH 响应特性, 当其浸泡在pH为2.2～9.6的缓冲溶液中时, 随pH值的增大Bragg衍射峰红移, pH为9.6～10.6时, Bragg衍射峰蓝移. 外界因素导致NCPPCGs的Bragg衍射峰位置的迁移覆盖整个可见光区域.     

温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的合成与表征

以不同粒径的硅胶颗粒为致孔剂制备了多孔的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)水凝胶,用DSC对其相转变温度进行了表征,并测定了不同温度下达到溶胀平衡时水凝胶的溶胀率,研究了水凝胶的退胀机理及收缩凝胶的再溶胀机理。实验证明,多孔凝胶相对于无孔凝胶其溶胀性能有较大提高,孔结构的存在大幅度提高了水凝胶的响应速率,尤其是退胀速率。     

响应性凝胶与非线性化学反应相互作用研究进展

本文综述了响应性凝胶与非线性反应动力学相互作用的研究进展,从实验及理论方面评述了pH振荡器中响应胶的振荡行为、P(NIPAAm-co-Ru(bpy)3)共聚凝胶中Belousov-Zhabotinsky(BZ)化学反应引起的膨胀-收缩振荡、行波和纳米制动器的制备及生理条件下凝胶自振荡行为,成为化学能向机械能转化的智能材料领域中活跃的研究方向; 同时凝胶的响应性作用于非线性化学反应可控制反应动力学的分岔行为.最后对该研究领域的发展方向和应用前景进行了展望.     

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     

可生物降解的pH敏感水凝胶的合成及其溶胀性能研究

采用明胶和聚乙烯醇为原料,制备了戊二醛交联、明胶／聚乙烯醇配比不同的水凝胶,并用FTIR和SEM对产物进行了表征。研究了凝胶的溶胀动力学,结果表明,原料配比对各种凝胶的溶胀速率影响不大,而对平衡溶胀比与原料配比有关,室温下凝胶的平衡溶胀比在300％～500％之间。pH敏感性研究表明,几种凝胶均表现出明显的pH响应性,当溶胀介质的pH值在明胶等电点附近时,水凝胶的溶胀比达到最小值,凝胶的溶胀-消溶胀动力学曲线呈“W”形,即该凝胶具有形状记忆功能。     

HPAN/SPI水凝胶纤维的PH刺激响应性能

探索了聚丙烯腈(PAN)和大豆分离蛋白(SPI)在NaOH水溶液中进行PAN碱解,然后挤到凝固浴中凝固、交联,制备水解聚丙烯腈(HPAN)／SPI水凝胶纤维的方法。通过测定凝胶纤维的平衡溶胀伸长率和溶胀伸长率,观察到HPAN／SPI水凝胶纤维的滞后和可逆的伸长／收缩行为,同时在不同组成的凝胶纤维中,随着PAN含量的逐渐增大,水凝胶纤维的响应速率呈现由小到大然后减小的变化规律,当mPAN／mspt=6／4时有最好的响应性能。     

光化学合成快速响应聚(N,N-二甲基丙烯酰胺-co-N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶

通过光化学合成方法分别在高温(50℃)和室温(28℃)下实现了N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)的交联共聚,制备了两种不同结构的P(DMAA-co-NIPAm)共聚物水凝胶.对两种温度下制备的P(DMAA-co-NIPAm)共聚物水凝胶的网络结构、溶胀与消溶胀速率和温度敏感性等方面进行了比较研究.结果发现,50℃下制备的P(DMAA-co-NIPAm)共聚物凝胶具有较为疏松的网络结构和相对较快的溶胀速率及温度响应特性.光化学合成方法较传统的热聚合制备方法具有简便、快捷的特点,合成过程仅需2 min.     

多孔聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备与缓释性能

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和聚乙二醇(PEG)为原料,以60Co-γ射线为放射源制备了快速响应聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)多孔水凝胶。用红外光谱分析了水凝胶的结构,并测定了水凝胶的溶胀动力学、退溶胀动力学和平衡溶胀率。结果表明,PEG分子仅在聚合交联过程中充当成孔剂,不参与反应,反应后可被除去;水凝胶具有明显的温度敏感性,成孔剂的添加提高了水凝胶的溶胀性能和LCST。选用阿司匹林为模型药物,对水凝胶的药物缓释性能进行了初步研究。     

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.     

快速响应聚合物光子晶体研究进展

响应性光子晶体以其亮丽的结构色彩及光学信号对外场刺激的响应性变化,在化学传感、智能显示等领域具有重要的应用前景.本文综述了快速响应聚合物光子晶体的研究进展.首先从原理上阐述了影响溶胀型光子晶体响应速率的因素,系统总结了针对不同因素提高其响应速率的研究工作,着重探讨了溶胀型光子晶体水凝胶的尺寸、聚合物链段的物理化学性能(包括多孔结构和亲疏水性)、凝胶网络的交联度等因素对响应速率的影响.同时也简要介绍了影响非溶胀型响应性光子晶体,如光、电、磁、机械力等外场诱导体系折光指数变化的响应性光子晶体的响应速率的因素.最后展望了响应性光子晶体的热点研究方向.这些工作对于提高光子晶体的响应速率,发展其在实时分析、在线检测等领域的应用具有重要意义.     

聚丙烯酸钠和丝素蛋白自膨胀水凝胶的制备及其释药性能

通过自由基聚合的方法合成制备了自膨胀PAAS-SF semi-IPN水凝胶(聚丙烯酸钠-丝素半互穿网络水凝胶),并进一步探讨其作为微创治疗中组织植入物的潜能.主要研究了SF(丝素蛋白)和AA(丙烯酸)的重量比对PAAS-SFsemi-IPN水凝胶的结构、膨胀性以及力学性能的影响.此外,我们还研究了抗生素药物阿莫西林(AMO)在PAAS-SFsemi-IPN水凝胶中的包载与释放性能.结果表明,随着水凝胶中SF含量的增加,膨胀率增大,压缩强度减小,药物释放速率加快,且PAAS-SF20 semi-IPN水凝胶在120 h内能释放(83.4±0.9)%的药物.所开发的自膨胀PAAS-SFsemi-IPN水凝胶具有高膨胀率和良好的药物释放能力,将在药物输送或其它植入材料领域有良好的应用前景.     

温度敏感水凝胶包覆长周期光纤光栅传感器研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂、安息香二甲醚(DMPA)为引发剂,利用紫外光引发聚合制备了一系列温度敏感性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶,并对其性能进行了测定.结果表明,PNIPAM水凝胶的平衡膨胀比随着交联程度的变化而改变.当交联程度适当时,水凝胶可具有最大的溶胀比.在此研究基础上,利用浸渍提拉法在长周期光纤光栅(LPFG)包层外制备了PNIPAM水凝胶薄膜包覆层.研究了得到的LPFG传感器对温度和湿度的响应性,该类型传感器表现出对温度的灵敏响应性.     

快速响应温敏水凝胶研究进展

温敏水凝胶是一类具有广泛应用前景的高分子材料,但是由于传统方法合成的水凝胶响应速率较慢因而限制了其应用,因此近年来围绕提高传统水凝胶的响应速率做了大量研究工作。本文从几个方面综述了近年来快速响应的温敏水凝胶的研究进展,并对有关现象进行了解释和说明。     

丝素蛋白纤维/聚N-异丙基丙烯酰胺复合水凝胶的性能

以丝素蛋白纤维为填充材料,采用自由基聚合的方法制备复合聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPPAm)水凝胶,研究复合水凝胶的黏弹性能、溶胀性能和反复溶胀-收缩性能。结果表明:丝素蛋白纤维的加入改善了复合水凝胶的力学性能,其平衡溶胀率不仅与温度有关,而且与丝素蛋白纤维的含量有关。此外,处在表面的丝素蛋白纤维与水凝胶之间存在间隙,在反复溶胀-收缩过程中可以作为输水通道,有利于水分子进出,提高了PNIPPAm水凝胶对温度的响应速率并使其溶胀-收缩重复性更好。     

聚乙烯醇/壳聚糖复合水凝胶的物理化学性质

测定了聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖(CS)复合水凝胶的平衡含水量、熔融焓、等温溶胀动力学和非等温失水动力学等性质,讨论了水凝胶的组成和制备参数对这些性质的影响.结果显示:PVA/CS复合水凝胶具有适宜于软骨修复替代材料的网络结构和平衡含水量.CS与PVA复合减弱了凝胶的结晶度,但却增强了水与凝胶支架的相互作用.尽管水凝胶力学拉伸强度有所降低,但却优化了凝胶的生物相容性和降解能力.PVA/CS复合水凝胶是一种潜在的软骨修复材料,作为一种理论研究的模型体系,它将促进热力学在复杂医用材料方面的应用.     

温度/pH敏感性接枝共聚物水凝胶P(DMAEMA-g-NIPAM)的 合成及性质研究

利用大分子单体技术, 采用自由基溶液聚合合成了温度/pH敏感性聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯接枝聚N-异丙基丙烯酰胺[P(DMAEMA-g-NIPAM)]水凝胶. 用红外光谱及扫描电镜对凝胶的组成及形貌进行了表征. 凝胶的去溶胀和溶胀动力学研究表明, 所合成的凝胶具有温度和pH敏感性. 与传统的聚丙烯酸系水凝胶相比, P(DMAEMA-g- NIPAM)具有相反的pH敏感性; P(DMAEMA-g-NIPAM)凝胶在55 ℃时具有较快的去溶胀速率, 随着凝胶中接枝链PNIPAM量的增加, 凝胶的去溶胀速率加快.