快速響應(yīng)性敏感大孔水凝膠的制備及其溶脹性能研究.pdf

1、敏感性水凝膠以其優(yōu)良的親水和緩釋等性能而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生物、醫(yī)藥領(lǐng)域,成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。其中研究最多的是pH和溫度敏感性水凝膠,因pH和溫度不但易于控制,而且是生理、生物和化學(xué)系統(tǒng)中兩個(gè)很重要的因素。由于常規(guī)水凝膠存在一些缺點(diǎn)(如響應(yīng)速率慢、機(jī)械性能差等),因而大大限制了水凝膠的應(yīng)用,因此提高水凝膠的響應(yīng)速率成為當(dāng)前高分子凝膠研究和開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要課題,而最常見(jiàn)的是制備大孔凝膠。采用相分離來(lái)制備大孔水凝膠是一種比較有效的方法,尤

2、其針對(duì)溫敏性水凝膠而言,而采用此法對(duì)pH敏感性水凝膠研究者卻很少。
　　 本文采用相分離的方法制備了三種不同體系的敏感性大孔水凝膠,以期提高水凝膠的響應(yīng)速率。以不同濃度的氯化鈉水溶液作為聚合介質(zhì),首先制備出典型的pH敏感性聚丙稀酸(PAAc)大孔水凝膠,研究了其各種性質(zhì),在此基礎(chǔ)上,為了擴(kuò)大丙稀酸在水凝膠上的應(yīng)用,又相繼制備了pH敏感性聚(丙稀酸-co-丙稀酰胺)[P(Aac-co-AM)]大孔水凝膠以及pH與溫度雙重敏感性聚(

3、N-異丙基丙稀酰胺-co-丙稀酸)[P(NIPA-co-Aac)]大孔水凝膠。討論了大孔水凝膠的形成機(jī)理,用紅外光譜儀(FT-IR)測(cè)定了它們的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu),用掃描顯微鏡(SEM)觀察了它們的微觀形態(tài),并通過(guò)對(duì)這些水凝膠溶脹比的測(cè)定,比較了用不同濃度的氯化鈉水溶液制備的凝膠的溶脹性能(包括pH敏感性、溫度敏感性、離子強(qiáng)度敏感性、溶脹動(dòng)力學(xué)以及去溶脹動(dòng)力學(xué)等)。
　　 通過(guò)系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn):(1)NaCl水溶液作為聚合介質(zhì),其濃度

4、的不同并不影響某一體系所得凝膠的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu):(2)P(NIPA-co-Aac)水凝膠在聚合發(fā)生相分離過(guò)程中,有顯著的形貌變化,即由透明變?yōu)榘咨煌该?即使純化后,凝膠的形貌變化不大;而PAAc與P(Aac-co-AM)這兩種水凝膠卻沒(méi)有出現(xiàn)這樣的形貌變化;(3)聚合介質(zhì)中NaCl濃度的不同,導(dǎo)致凝膠在聚合與交聯(lián)過(guò)程中發(fā)生相分離的程度有明顯的差別;當(dāng)聚合介質(zhì)中NaCl的濃度不小于0.3mol/L時(shí),凝膠在聚合過(guò)程中才發(fā)生明顯的相分離,

5、其合成凝膠才具有孔洞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);隨著聚合介質(zhì)中NaCl的濃度繼續(xù)增加,其合成的凝膠含有的孔洞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來(lái)越多,并越來(lái)越大;(4)隨著聚合介質(zhì)中NaCl濃度的增加,其合成的凝膠在蒸餾水中具有更高的Sre,并展示了較強(qiáng)的pH、溫度與離子強(qiáng)度敏感性以及較快的去溶脹和溶脹速率;(5)對(duì)于P(NIPA-co-Aac)水凝膠而言,Aac的引入能顯著的提高其相轉(zhuǎn)變溫度,并拓寬了其相轉(zhuǎn)變區(qū)間;(6)P(NIPA-co-Aac)干凝膠在蒸餾水溶脹過(guò)程中出現(xiàn)