聚(4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯-co-丙烯酸)水凝胶的溶胀动力学以及温度敏感性研究

通过分子结构设计, 合成了疏水性单体4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA), 并以该单体与丙烯酸(AA)进行自由基溶液共聚, 制备了P(AAEA-co-AA)新型温度敏感性水凝胶. AAEA的¹H NMR及FT-IR分析表明, 该单体主要以烯醇式结构存在; P(AAEA-co-AA)的FT-IR分析发现, PAAEA与PAA之间存在较强烈的氢键作用, 使得AAEA烯醇异构体中的C—O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. 对冷冻干燥后凝胶的电镜分析发现, 当AAEA用量较高时, 由于凝胶内部分子链段的疏水聚集, 各部分溶胀度以及溶胀速度不均一而使得凝胶表面粗糙不平. 采用DSC对凝胶的体积相转变进行了研究, 结果表明, 该水凝胶的体积相转变温度(VPTT)在48.2至61.8 ℃之间, 并且随着AAEA用量的减小, 凝胶的VPTT逐渐增加. 对该新型温度敏感性水凝胶在去离子水中的溶胀动力学研究发现, 当AAEA用量高于4.6 g时, 凝胶属于Fick凝胶; 反之凝胶则属于非Fick凝胶. 该水凝胶在去离子水中具有良好的温度敏感性, 当外界温度低于VPTT时, 凝胶能保持溶胀状态; 而当外界温度高于VPTT时, 凝胶的平衡溶胀度迅速下降, 表现为温度敏感性. 进一步研究发现, 凝胶组成不仅会影响凝胶的VPTT, 而且会影响凝胶温度敏感性的强弱.     

κ-卡拉胶热可逆凝胶的非遍历行为研究

采用散射斑纹(speckle)技术, 即散射光强涨落法, 研究了κ-卡拉胶(KC)热可逆凝胶的非遍历行为. 证明了非遍历性的存在, 并研究了浓度、温度等条件对该非遍历性的影响. 结果表明：该物理凝胶存在非遍历性, 并随KC浓度增加, 凝胶非遍历性增大；随温度升高, 凝胶非遍历性逐渐减小, 直至消失.     

聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚丙烯酰胺无机/有机互穿网络水凝胶的制备及表征

通过紫外引发聚合方法制备了无机交联的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)/有机交联的聚丙烯酰胺(PAAm)互穿网络(IPN)水凝胶.利用FTIR和SEM分别表征了凝胶的化学结构和内部形态;测定了凝胶在高温(50℃)时的退溶胀性能;利用DMA和DSC分别研究了凝胶的储能模量随温度的变化及热相转变行为.研究表明,该IPN凝胶具有温度敏感性;与未互穿的无机交联PNIPAAm凝胶相比,IPN凝胶具有多孔的网络结构和超快的响应速率,如10min内失去90%的水;其储能模量增加了3～4倍,相转变行为变弱,而最低临界溶解温度(LCST)提高了1.4℃.     

微波等离子体引发合成P(AMPS/NIPA)新型智能凝胶及其性能

以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺@（AMPS）和异丙基丙烯酰胺（NIPA）为单体,通过微波等离子体引发聚合制备了新型二元智能凝胶P（AMPS／NIPA）,并对其性能进行了研究。探讨了等离子体功率及处理时间对聚合反应的影响;研究了该凝胶的温度敏感性、吸水／失水动力学和pH敏感性及其影响因素;对凝胶的组成及三维交联网络结构进行了表征。结果表明,P（AMPS／NIPA）二元智能凝胶具有高的溶胀比、很好的温度敏感性和pH敏感性以及快的智能响应速率。     

聚氨酯生物吸收材料及其作为缓释药物载体的研究

合成了一系列新的紫外光固化生物吸收性聚氨酯水凝胶网络，测定了材料的含水率及水解性能，并以之为载体，研究了对异烟肼的药物缓释性能。结果表明，该水凝胶的含水率及降解速率与其结构有关，该水凝胶对异烟肼具有缓释作用，释放行为受扩散控制并符合Ｈｉｇｕｃｈｉ方程，表观扩散系数与水凝胶的含水率有关。     

磺化聚苯乙烯纳米微球-聚丙烯酰胺杂化水凝胶的制备及性能

首先通过乳液聚合法合成了聚苯乙烯(PS)微球,该微球经浓硫酸磺化后得到了磺化聚苯乙烯(SPS)微球;然后将合成的SPS微球作为多功能交联点加入丙稀酰胺(AAm)化学水凝胶网络中制备了SPS-PAAm杂化水凝胶。通过扫描电镜、透射电镜观察了SPS微球及杂化水凝胶的微观结构。研究了SPS微球对SPS-PAAm杂化水凝胶的凝胶分数、溶胀性能和力学性能的影响。结果显示:随着SPS微球用量的增加,SPS-PAAm水凝胶的凝胶分数先增加后降低,平衡溶胀度降低;SPS微球的加入能改善水凝胶的力学性能,随着SPS含量的增加,水凝胶的拉伸强度和能量损耗增加;SPS微球和PAAm分子链间存在物理相互作用。     

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.     

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.     

κ-卡拉胶热可逆凝胶的非遍历行为研究

采用散射斑纹(speckle)技术,即散射光强涨落法,研究了κ-卡拉胶(KC)热可逆凝胶的非遍历行为.证明了非遍历性的存在,并研究了浓度、温度等条件对该非遍历性的影响.结果表明:该物理凝胶存在非遍历性,并随KC浓度增加,凝胶非遍历性增大;随温度升高,凝胶非遍历性逐渐减小,直至消失.     

新型半纤维素基磁性水凝胶的制备及性能

采用H₂O₂-Vc氧化还原体系引发半纤维素衍生物,以表面修饰的Fe₃O₄粒子作为磁性组分,利用接枝共聚方法制备了新型半纤维素基磁性水凝胶. 分别用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)对水凝胶的结构及形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对水凝胶的晶型结构及磁性能进行了分析,发现Fe₃O₄粒子均匀分散在凝胶网络中,半纤维素基磁性水凝胶表现出良好的顺磁性. 考察了丙烯酸/半纤维素比例、Fe₃O₄粒子含量及交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响,并探讨了该水凝胶的溶胀机理,它在pH 8 缓冲溶液中的溶胀较好符合Fickian 和Schott 动力学模型. 通过SEM和溶胀性能分析表明,随着pH值的升高水凝胶的孔径增大,水凝胶的溶胀率逐渐增大. 制备的水凝胶被用于溶菌酶吸附研究,结果表明磁性凝胶的吸附量大于非磁性水凝胶,水凝胶的吸附行为符合Freundlich 和Temkin 等温模型.     

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 .     

P(NIPA-co-NVP)温敏性凝胶微粒的药物释放与降解

本文采用N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP),以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,氧化-还原试剂引发,通过反相悬浮共聚制备了微粒状热缩温敏水凝胶;研究了共聚单体配比及交联剂用量对凝胶温敏性能和溶胀性能的影响,并利用其温敏性以水杨酸为模型药物进行了药物吸附-释放实验;利用红外光谱和显微技术对微凝胶的结构和形态进行了表征,并初步探讨了该凝胶降解的可能性。实验发现:NVP单体的加入使共聚凝胶的体积相变温度和平衡溶胀率都明显升高,药物吸附率增加,而溶胀-退溶胀的响应速度及水保留率降低,释药率降低;该凝胶在pH1,37℃条件下能够降解,降解率随单体中NVP含量的增加而增加,随交联剂用量的增加而降低。     

可聚合凝胶因子的合成及其有机凝胶热力学研究

合成了一种可聚合凝胶因子（Gelator)4，4’-二（α－甲基丙烯酰氧基－1， 3－亚乙氧基羰基丙酰氨基）二苯甲烷（BMDM）。BMDM能在二苯醚、甲苯、二甲苯 、氯苯等含苯环的低极性溶剂中形成热可逆的物理凝胶，而在二甲基甲酰胺、乙醇 和二氯甲烷等强极性溶剂中则易溶解，在乙醚、石油醚等非极性溶剂中不可溶解。 FT－IR和DSC研究该凝胶因子在二苯醚中形成的凝胶，发现该凝胶因子是通过氢键 等次价键力相互作用而聚集、自我组装形成凝胶的。利用溶胶－凝胶相转变和DSC 数据，研究了该有机凝胶的热力学参数和性质，BMDM在二苯醚中形成的凝胶聚集体 间的范德华弱相互作用焓为ΔH=0.8kJ·mol^-1，凝胶－溶胶相转变热焓为ΔH=22. 3kJ·mol^-1。     

聚乙烯醇/聚乙烯吡咯烷酮/碘复合水凝胶的制备与性能

采用低温冷冻的方法, 通过改变聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯吡咯烷酮碘络合物(PVP-I)的配比、 冷冻时间、 冷冻-解冻循环次数, 制备出一种可调控力学性能的PVA/PVP-I复合水凝胶. 研究了该复合水凝胶的机械 性能、 微观结构、 碘缓释性能和抑菌性质. 研究结果表明, PVA/PVP-I复合水凝胶可调控的力学性质可以满足伤口敷料对水凝胶力学性质的需求; 复合水凝胶的网络结构可以有效降低碘在紫外线下的分解速度, 实现对碘的稳定保护作用及控制释放, 从而发挥水凝胶持续抑菌性能, 为抑菌水凝胶的设计制备提供了新思路.     

木质素-聚氨酯水凝胶的合成及其性能

异氰酸根封端的聚氨酯离子聚合物与乙酸木质素交联合成了一种水凝胶。研究了该水凝胶的吸水溶胀率、热稳定性能及以此凝胶包裹的硫酸铵的缓释性能。结果表明:当木质素与聚氨酯离子聚合物的质量比为0.35时,水凝胶在pH=6.86的缓冲溶液中的最大溶胀率为3.14;聚氨酯水凝胶中引入木质素,可以提高凝胶的热稳定性;木质素-聚氨酯水凝胶包裹的硫酸铵表现出明显的缓释特征。     

甲基纤维素硬脂酸酯/γ-聚谷氨酸复合温敏水凝胶的制备及其性能研究

为解决慢性创伤修复过程中机体因氧化还原反应失衡造成的延迟愈合问题,本研究以甲基纤维素(MC)和γ-聚谷氨酸(γ–PGA)为原料,制备温敏性水凝胶;该体系最低凝胶化温度为37℃左右;MC/γ-PGA水凝胶具有较高的吸水率和保水性,其吸水率随着γ-PGA含量的增加而增大;通过负载超氧化物歧化酶(SOD)使得其具有SOD的可控缓慢释放作用,能够有效地清除超氧自由基;而且该凝胶体系具有良好的细胞相容性。本研究为实现负载SOD的温敏性水凝胶创伤修复材料的应用奠定了实验基础。     

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.     

基于环糊精二聚体与紫精聚合物的包结作用制备超分子水凝胶

制备了对苯二甲酸连接的环糊精二聚体(α,α-CD Dimer)及紫精聚合物(VP), 利用α,α-CD Dimer与VP之间的主客体识别作用构筑了一种超分子水凝胶. ¹H NMR测定结果表明α,α-CD Dimer和VP的主客体相互作用是通过α-CD空腔和VP形成包结络合物进行的. 环糊精二聚体α,α-CD Dimer和聚合物VP凝胶体系的构筑受环糊精二聚体类型的影响, 同时该超分子水凝胶对有竞争作用的客体分子表现出响应性, 该超分子水凝胶在竞争性客体分子存在的条件下, 可发生小分子诱导的凝胶与溶胶转化行为. 此外, 该凝胶体系还具有良好的热稳定性.     

脉冲梯度场核磁共振技术在多糖类凝胶中的应用

深入理解凝胶中分子的自扩散行为有助于聚合物凝胶的基础研究、食品质地的改善、凝胶类药物递迭系统及分离膜等材料的开发。通过脉冲梯度场核磁共振技术(PFG NMR)测量自扩散系数(D)是阐明凝胶体系中分子动力学的有效手段。探针聚合物在随机介质如溶胶或凝胶中的自扩散取决于基质的结构和迁移率、探针分子的流体力学性质及探针分子与基质之间的相互作用。探针分子与凝胶之间不存在直接分子间相互作用时,其在凝胶中的自扩散主要受流体力学相互作用的影响,因此通过引入并研究探针分子在凝胶中的自扩散行为,可以间接获取凝胶网络结构的信息。本文第一部分简述了自扩散现象及自扩散系数测量技术;第二部分着重介绍了脉冲梯度场核磁共振技术测量自扩散系数的原理;第三部分结合具体的实验方法及实例重点介绍PFG NMR如何被应用于研究多糖类凝胶形成过程中多糖分子构象及动力学的变化;然后介绍如何通过探针分子在凝胶中的自扩散行为评价凝胶的网孔尺寸的变化;最后,通过对探针分子自扩散系数时间依存性的考察,评价其在凝胶相分离研究中的应用价值。     

荧光探针法研究可聚合有机分子(BMDM)/二苯醚的凝胶化过程

用荧光素作荧光探针 ,研究了可聚合凝胶因子 4,4′ 二 (α 甲基丙烯酰氧基 1 ,3 亚乙氧基羰基丙酰氨基 )二苯甲烷 (BMDM)在二苯醚的凝胶化过程中的聚集状态 .研究结果发现 ,与荧光素在二苯醚溶液中的荧光光谱相比 ,在凝胶中出现了 1 0～2 5nm的红移 ;而且发现分子凝胶的凝胶化时间随着BMDM浓度的增加而减小 .偏振荧光法研究分子凝胶的取向发现 ,该分子凝胶的形成过程是从各向同性的溶液(P0 =0 )向各向异性的溶胶 (P>0 )转变 ,再向各向同性的凝胶 (Pgel≈ 0 )转变的过程