新型胶原_聚丙烯酸互穿网络pH敏感水凝胶的制备及性能研究
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聚丙烯酸水凝胶的制备工艺与性能控制
聚丙烯酸水凝胶的制备工艺与性能控制聚丙烯酸（Polyacrylic Acid，PAA）水凝胶是一种高分子材料，具有良好的水溶性和吸水性能，在医学、卫生、环境保护等领域有着广泛的应用。
本文将介绍聚丙烯酸水凝胶的制备工艺和性能控制。
一、制备工艺聚丙烯酸水凝胶的制备主要包括聚合反应和后处理两个步骤。
1. 聚合反应聚合反应是将丙烯酸单体聚合成聚丙烯酸高分子的过程。
具体步骤如下：（1）准备反应体系：将丙烯酸单体、引发剂和反应介质（如水）按照一定的配比加入反应釜中。
（2）引发反应：加热反应釜，使反应体系温度升高到引发剂的活化温度，引发剂开始分解产生自由基，引发聚合反应。
（3）收集制备好的聚丙烯酸水凝胶：待聚合反应完成后，将制备好的聚丙烯酸水凝胶从反应釜中取出。
2. 后处理后处理是指对聚丙烯酸水凝胶进行物理或化学处理，以改善其性能或满足特定的应用需要。
常见的后处理方法包括交联处理和改性处理。
（1）交联处理：通过引入交联剂，使聚丙烯酸水凝胶分子链相互交联，以提高其稳定性和力学性能。
交联剂可以是化学交联剂，如乙二醇二丙烯酸酯（EGDA）；也可以是物理交联剂，如热处理或紫外光照射。
（2）改性处理：通过引入其他成分或化学反应，改善聚丙烯酸水凝胶的性能。
例如，向聚丙烯酸水凝胶中添加纳米颗粒可以增加其机械强度和吸附性能；向聚丙烯酸水凝胶中引入氨基酸可以增加其生物相容性。
二、性能控制聚丙烯酸水凝胶的性能控制是制备过程中的关键环节，下面将介绍几个常见的性能控制因素。
1. 单体浓度聚丙烯酸水凝胶的单体浓度会影响其最终的吸水性能和力学性能。
当单体浓度较低时，聚合反应难以进行，生成的水凝胶可能会失去一些特性；当单体浓度过高时，反应体系粘度增加，聚合反应可能会受到扩散的影响。
2. 引发剂的选择引发剂的选择会影响聚合反应的速率和效果。
常用的引发剂有过硫酸盐、亚离子无机盐和有机过氧化物等。
选择适当的引发剂可以控制聚合反应的活性和反应速率，从而影响聚丙烯酸水凝胶的形成过程和最终性能。
水凝胶的制备及应用研究
第 ４０卷第 １０期 ２０１２年 ５月
广 州 化 工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１０ Ｍ ａｖ．２０１２
水 凝 胶 的 制 备 及 应 用 研 究 木
顾 雪 梅 ，安 燕 ，殷 雅 婷 ，张 玉 星
（贵 州 大学化 学与化 工 学院 ，贵 州 贵 阳 ５５０００３）
林松柏 等 以离 子型单 体 ２一丙烯 酰胺 一２一甲基丙 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一亚 甲基双丙烯酰胺为交联剂 ，Ｎ，Ｎ一二 甲基 甲酰胺为溶剂 ，通过 自由基 聚合合成 了聚 （２一丙烯 酰胺 一２一甲 基丙磺酸 一ＣＯ一甲基 丙烯 酸丁酯 ）电场 敏感性 水凝胶 。该 水凝 胶 在 去 离 子 水 中 的 平 衡 溶 胀 度 （Ｗ湿凝胶 一Ｗ十凝 ／Ｗ十凝 ）在
１．１ 单体 聚合 同时交联
水凝胶可 以由一 种或多 种单体 经化 学引发 剂引 发 、光 化 学 引发 、氧化 还原引发或电离辐射聚合并交联 而得 ，合成 水凝胶 的 单体大致分为 中性 、酸性 、碱性 ３种 。中性 单体如 甲基 丙烯酸 羟 烷 基 酯 、丙 烯 酰胺 衍 生 物 、Ｎ一乙烯 基 吡 喏 烷 酮 、丙 烯 酸 酯 衍 生 物 等 。酸性单体有丙 烯酸衍 生物 、巴豆酸 等。碱 性单 体有 甲基丙 烯酸胺 乙酯衍生 物 、乙烯 基吡 啶等。常用 的化学 引发剂有 不稳 定性 的过氧化物 和氧化 还原体 系 。一般 来说 ，在形 成水凝 胶过 程 中还 需 要 加 入 少 量 的交 联 剂 。常 用 的交 联 剂 有 二 甲 基 丙 烯 酸 乙二醇酯和 Ｎ，Ｎ一亚 甲基双丙烯酰胺。
广 州 化 工
Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１０ Ｍ ａｖ．２０１２
水 凝 胶 的 制 备 及 应 用 研 究 木
顾 雪 梅 ，安 燕 ，殷 雅 婷 ，张 玉 星
（贵 州 大学化 学与化 工 学院 ，贵 州 贵 阳 ５５０００３）
林松柏 等 以离 子型单 体 ２一丙烯 酰胺 一２一甲基丙 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一亚 甲基双丙烯酰胺为交联剂 ，Ｎ，Ｎ一二 甲基 甲酰胺为溶剂 ，通过 自由基 聚合合成 了聚 （２一丙烯 酰胺 一２一甲 基丙磺酸 一ＣＯ一甲基 丙烯 酸丁酯 ）电场 敏感性 水凝胶 。该 水凝 胶 在 去 离 子 水 中 的 平 衡 溶 胀 度 （Ｗ湿凝胶 一Ｗ十凝 ／Ｗ十凝 ）在
１．１ 单体 聚合 同时交联
水凝胶可 以由一 种或多 种单体 经化 学引发 剂引 发 、光 化 学 引发 、氧化 还原引发或电离辐射聚合并交联 而得 ，合成 水凝胶 的 单体大致分为 中性 、酸性 、碱性 ３种 。中性 单体如 甲基 丙烯酸 羟 烷 基 酯 、丙 烯 酰胺 衍 生 物 、Ｎ一乙烯 基 吡 喏 烷 酮 、丙 烯 酸 酯 衍 生 物 等 。酸性单体有丙 烯酸衍 生物 、巴豆酸 等。碱 性单 体有 甲基丙 烯酸胺 乙酯衍生 物 、乙烯 基吡 啶等。常用 的化学 引发剂有 不稳 定性 的过氧化物 和氧化 还原体 系 。一般 来说 ，在形 成水凝 胶过 程 中还 需 要 加 入 少 量 的交 联 剂 。常 用 的交 联 剂 有 二 甲 基 丙 烯 酸 乙二醇酯和 Ｎ，Ｎ一亚 甲基双丙烯酰胺。
聚丙烯酸水凝胶在制备智能材料中的应用研究
聚丙烯酸水凝胶在制备智能材料中的应用研究近年来，随着科技的不断发展，智能材料成为了材料科学领域的研究热点。
智能材料具有响应外界刺激并产生特定功能的特点，因此在诸多领域得到了广泛的应用，例如生物医学、光电子学和机械工程等。
聚丙烯酸水凝胶作为一种常见的材料，其具有良好的应变能力和吸水性能，被广泛研究和应用于制备智能材料中。
聚丙烯酸水凝胶属于一种能通过吸水自发膨胀的高分子材料。
其分子结构中含有大量的羧基，因此具有良好的亲水性和吸水性能。
在水分子的作用下，聚丙烯酸水凝胶能够迅速吸收大量水分并膨胀，形成一种类似凝胶状的结构。
同时，由于聚丙烯酸的分子链在水分子的作用下会发生转变，从线性构型转变为三维网状构型，使得聚丙烯酸水凝胶具有用于制备智能材料的潜力。
聚丙烯酸水凝胶在制备智能材料中的应用主要体现在以下几个方面：1. 温度敏感材料：利用聚丙烯酸水凝胶对温度的敏感性，可制备温度敏感材料。
在一定温度范围内，聚丙烯酸水凝胶的体积会随温度的变化而发生明显的变化。
因此，可以利用这种性质制备智能温度传感器、温度响应纳米粒子等材料，用于温度监测、控制和调节。
2. pH敏感材料：聚丙烯酸水凝胶对pH的响应性能也为制备pH敏感材料提供了可能。
当聚丙烯酸水凝胶与酸性或碱性溶液接触时，会发生离子交换，导致凝胶的体积和形态的变化。
基于这一机制，可以制备智能的pH传感器、溶液释放器等用于生物医学和环境监测等领域的材料。
3. 光敏感材料：聚丙烯酸水凝胶还具有对光的敏感性能。
在特定波长的光照下，聚丙烯酸水凝胶中的某些功能基团会发生光化学反应，导致凝胶的体积和形态的变化。
基于这一性质，可以制备智能光开关、光敏医用材料等。
4. 电敏感材料：聚丙烯酸水凝胶的电导性质和响应性也为制备电敏感材料提供了一种途径。
通过将导电性物质引入聚丙烯酸水凝胶中，可以形成电敏感凝胶。
这种凝胶可以在外加电场作用下发生形状变化，被用于微机电系统（MEMS）和人工肌肉等领域。
聚丙烯酰胺水凝胶的制备及pH敏感性的研究
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ － ０ ７ ． ２ ３
作者 简介：周庆翰（ １ ９ ８ ｌ － ） ， 男， 博士 ， 副教 授， 主要从事 生物材料、高分子化学研究． Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ｑ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｎ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ ．
基金项 目：西南民族大学 ２ ０ １ ３ 年国家外专项 目 （ ２ ０ ｌ ３ ・ ３ ５ 西南民族大学省级大学生创新创业训练计划（ ｓ ２ Ｏ １ ３ ｌ Ｏ ６ ５ ６ ０ ８ ３ ） 资助
６ ９ ６
西南民族 大学学报 ・ 自然科学还原引发的 自由基聚合方法。 首先根据表 ｌ中的配 比， 分别称取所需组分备用； 称取 丙烯酰胺单体 、Ｎ， Ｎ － 亚甲基双丙烯酰胺、和过硫酸按转移至装有去离子水的三 口瓶 中， 搅拌数分钟， 使 ３ 种试剂完全溶解； 然 后将 Ｎ’ Ｎ ， Ｎ ， Ｎ 一 四甲基 乙二胺溶液滴加到上述 的反应液 中， 反应体系密封， 在室温下搅拌两 小 时， 放置 ２ ４小 时后 形成 一 系列 配 比不 同的透 明凝 胶 ．
聚丙烯酰胺水凝胶的制备及ph敏感性的研究聚丙烯酰胺水凝胶水凝胶的制备聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺图片聚丙烯酰胺凝胶阳离子聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺msds聚丙烯酰胺用途聚丙烯酰胺红外变性聚丙烯酰胺凝胶
第３ ９卷第 ５期
自 然 科 学版 ｌ 西南民族大学学报 Ｊ ｏ ｕ ｍａ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙｆ ｏ ｒ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅＥ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
凝胶 的溶胀比随 ｐ Ｈ 的增加 呈现 出三个 不同的阶段，低平 ｒ ￣ （ ｐ Ｈ Ｏ ～ ７ ） ， 峰值 区（ ｐ Ｈ ｌ Ｏ ～ ｌ ３ ） ，衰减 ｒ ｇ （ ｐ Ｈ＞ｌ ３ ） ． 最后 ，本文 分析 了水凝胶的溶胀机理。认 为水凝胶 的溶胀过程 主要 爱聚合物 网络结构 内的静 电排斥作用 以及 离子屏蔽效应 所控 制．
作者 简介：周庆翰（ １ ９ ８ ｌ － ） ， 男， 博士 ， 副教 授， 主要从事 生物材料、高分子化学研究． Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ｑ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｎ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ ．
基金项 目：西南民族大学 ２ ０ １ ３ 年国家外专项 目 （ ２ ０ ｌ ３ ・ ３ ５ 西南民族大学省级大学生创新创业训练计划（ ｓ ２ Ｏ １ ３ ｌ Ｏ ６ ５ ６ ０ ８ ３ ） 资助
６ ９ ６
西南民族 大学学报 ・ 自然科学还原引发的 自由基聚合方法。 首先根据表 ｌ中的配 比， 分别称取所需组分备用； 称取 丙烯酰胺单体 、Ｎ， Ｎ － 亚甲基双丙烯酰胺、和过硫酸按转移至装有去离子水的三 口瓶 中， 搅拌数分钟， 使 ３ 种试剂完全溶解； 然 后将 Ｎ’ Ｎ ， Ｎ ， Ｎ 一 四甲基 乙二胺溶液滴加到上述 的反应液 中， 反应体系密封， 在室温下搅拌两 小 时， 放置 ２ ４小 时后 形成 一 系列 配 比不 同的透 明凝 胶 ．
聚丙烯酰胺水凝胶的制备及ph敏感性的研究聚丙烯酰胺水凝胶水凝胶的制备聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺图片聚丙烯酰胺凝胶阳离子聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺msds聚丙烯酰胺用途聚丙烯酰胺红外变性聚丙烯酰胺凝胶
第３ ９卷第 ５期
自 然 科 学版 ｌ 西南民族大学学报 Ｊ ｏ ｕ ｍａ ｏ ｆ Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙｆ ｏ ｒ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅＥ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
凝胶 的溶胀比随 ｐ Ｈ 的增加 呈现 出三个 不同的阶段，低平 ｒ ￣ （ ｐ Ｈ Ｏ ～ ７ ） ， 峰值 区（ ｐ Ｈ ｌ Ｏ ～ ｌ ３ ） ，衰减 ｒ ｇ （ ｐ Ｈ＞ｌ ３ ） ． 最后 ，本文 分析 了水凝胶的溶胀机理。认 为水凝胶 的溶胀过程 主要 爱聚合物 网络结构 内的静 电排斥作用 以及 离子屏蔽效应 所控 制．
ph敏感水凝胶的制备及其应用
ph敏感水凝胶的制备及其应用ph敏感水凝胶是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它具有pH响应性能，能够根据环境的酸碱性变化而发生体积变化，可广泛应用于药物输送、生物传感、智能涂层等领域。
本文将通过详细介绍ph敏感水凝胶的制备方法和应用领域，让读者了解该材料的特点与优势。
首先，我们先来了解一下ph敏感水凝胶的制备方法。
目前常用的制备方法主要包括溶液聚合法、原位聚合法和模板法。
溶液聚合法是最常见的制备方法之一。
具体步骤是将聚合物单体和交联剂按一定比例溶解在有机溶剂中，加入引发剂，并在惰性气氛下进行聚合反应。
通过控制单体浓度、交联度和引发剂的用量，可以调控水凝胶的pH响应性能。
原位聚合法是指在水相中进行聚合反应。
该方法的优点是操作简单、无有机溶剂的使用，对一些敏感的生物大分子有较好的适应性。
通常，将聚合物单体和交联剂加入水相中，搅拌均匀，并加入引发剂进行聚合反应。
模板法是通过模板的存在来调控水凝胶的结构和性能。
首先，将聚合物单体和交联剂混合，再加入模板物质，并进行聚合反应。
反应结束后，用适当的溶剂将模板物质洗去，得到具有特定空腔结构的水凝胶。
接下来，我们来了解ph敏感水凝胶的应用领域。
由于其独特的pH 响应性能，ph敏感水凝胶在药物输送领域具有重要意义。
通过改变环境的酸碱性，可以实现药物的控制释放，提高治疗效果。
此外，ph敏感水凝胶还可以应用于生物传感领域。
通过将生物分子与水凝胶结合，可以实现对特定生物分子的高灵敏检测。
另外，ph敏感水凝胶还可以应用于智能涂层领域，通过自身的pH响应性能，实现表面涂层的自动修复，提高材料的使用寿命。
总的来说，ph敏感水凝胶是一种具有广泛应用前景的新型材料。
通过合适的制备方法，可以制备出具有不同pH响应性能的水凝胶。
在药物输送、生物传感和智能涂层等领域，ph敏感水凝胶都有着重要的应用价值。
未来，随着相关技术的不断进步，相信ph敏感水凝胶将会有更广泛的应用。
聚丙烯酸水凝胶的制备与物理性质分析
聚丙烯酸水凝胶的制备与物理性质分析聚丙烯酸水凝胶是一种具有良好吸水性能和稳定性的高分子材料，广泛应用于药物传递、生物医学、环境保护等领域。
本文旨在介绍聚丙烯酸水凝胶的制备方法以及其物理性质的分析。
一、聚丙烯酸水凝胶的制备方法1. 原料准备：制备聚丙烯酸水凝胶需要聚丙烯酸和交联剂。
聚丙烯酸是水溶性高分子聚合物，可以通过自由基聚合反应制备得到。
交联剂的选择应根据所需的凝胶特性进行选择。
2. 溶液制备：将聚丙烯酸和交联剂按照一定比例溶解于适量的溶剂中，如去离子水、甲醇等。
溶液的配比应根据所需的凝胶特性进行确定。
3. 温度控制：将溶液置于适当的温度下进行反应，温度的选择应根据聚丙烯酸和交联剂的特性进行。
4. 放置反应：将溶液静置一段时间，待溶液发生凝胶化反应，形成聚丙烯酸水凝胶。
二、聚丙烯酸水凝胶的物理性质分析1. 吸水性能：聚丙烯酸水凝胶具有良好的吸水性，可以通过浸泡法来测试其吸水性能。
将聚丙烯酸水凝胶样品在去离子水中浸泡一段时间后，取出并去除表面的水分，然后测量其质量变化，以计算吸水率。
2. 稳定性：聚丙烯酸水凝胶的稳定性可以通过恒温恒湿条件下的稳定性测试来评估。
将聚丙烯酸水凝胶样品放置于一定温度和湿度条件下一段时间，观察其外观和结构变化，以评估其稳定性。
3. pH响应性：聚丙烯酸水凝胶对环境pH值的响应也是其重要的物理性质之一。
可以将聚丙烯酸水凝胶样品放置于不同pH值的溶液中，观察其体积变化情况，从而评估其对pH值的响应性。
4. 药物释放性能：由于聚丙烯酸水凝胶具有良好的药物承载性能，因此可以通过药物释放实验来评估其释放性能。
将药物融入聚丙烯酸水凝胶样品中，然后将样品置于适当的溶液中，过程中监测药物释放情况，以得到聚丙烯酸水凝胶的药物释放性能特征。
5. 结构表征：可采用扫描电镜(SEM)或透射电镜(TEM)等技术对聚丙烯酸水凝胶的结构进行表征观察，以了解其微观结构特征。
结论通过以上的制备方法和物理性质分析，我们可以得出聚丙烯酸水凝胶具有良好的吸水性、稳定性和药物释放性能等特点。
水凝胶的研究进展
水凝胶的研究进展俊机哥哥0913010407(广西师范学院化学与生命科学学院09高分班)摘要:本文对水凝胶的制备方法、性质及其应用进行了简单的介绍。
关于水凝胶的制备，我们在文章的介绍了三种方法：单体聚合并交联、聚合物交联、载体的接枝共聚。
关键字: 水凝胶制备性质应用生物医学前言水凝胶这个词最早出现于1960年，当时是由捷克的Wicherle和Lim研制的聚强乙基丙烯酸甲酯。
它本身是硬的高聚物，但它汲取水分后就变成具有弹性的凝胶，故称水凝胶。
水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，在水中能够汲取大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶化。
水凝胶可由不同的亲水单体和疏水单体聚合而成。
由于其具有三维网络结构，故相对分子质量很高，其交联网络结构主要由化学键、氢键或范德华力等组成。
溶胀时溶液可以扩散进入交联键之间的空间内，交联密度越大，三维网络间的空问就越小，水凝胶在溶胀时汲取的水分也就越少。
由于水凝胶外表不易粘附蛋白质和细胞，故在与血液、体液及人体组织相接触时会表现出良好的生物相容性；其它，水凝胶由于含有大量的水分而非常柔软，并且类似于生物体组织，故作为人体植入物可以减少不良反响。
因此，水凝胶被作为优良的生物医学材料得到广泛应用2。
例如，PVP水凝胶可作为眼科手术中黏弹物质及人工玻璃体材料。
PVA水凝胶可用于关节重建、人工软骨、人工喉及人工玻璃体。
PVA 是第一个被广泛使用在移植方面的水凝胶。
水凝胶已被用做鼻子、面部、缺唇修补、替代耳鼓膜等方面。
水凝胶用做人工软骨、腱以及主动脉接枝不久将被商业化。
其它，水凝胶在日用品，工业用品，农业、土建等领域也有广泛应用。
1 水凝胶的制备1. 1 单体聚合并交联合成水凝胶的单体很多,大致分为中性、酸性、碱性3 种,表1 列出了局部单体及交联剂。
表1水凝胶制备中常用的单体和交联剂水凝胶可以由一种或多种单体采纳电离辐射、紫外照耀或化学引发聚合并交联而得。
一般来说,在形成水凝胶过程中需要参加少量的交联剂。
pH敏感水凝胶的制备与性能研究
pH敏感水凝胶的制备与性能研究摘要由于其对环境响应的特性及在药物输送、化学分离、传感器、催化等方面的潜在应用，环境响应性水凝胶一直深受科研工作者的青睐。
本文以丙烯酸(AA)为单体、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，采用自由基本体聚合方法制备具有pH敏感特性聚丙烯酸(PAA)水凝胶。
讨论了交联剂用量、促进剂用量、引发剂配比、反应温度等因素对水凝胶合成的影响，并详细研究了该水凝胶的pH响应特性。
在此基础上，探讨了水凝胶对亚甲基蓝污水的吸附作用。
实验表明：较佳合成条件为0.2g MBA、0.3mL促进剂、引发剂配比为0.6:1（亚硫酸氢钠/过硫酸铵），反应温度50°C；且形成的水凝胶具有明显的pH敏感特性，当溶液的pH为14时，其溶胀比可高达自身重量的10倍；实验中还发现该凝胶对亚甲基蓝溶液表现出良好的吸附效果。
关键词：水凝胶；聚丙烯酸；pH敏感ABSTRACTThe stimuli-responsive hydrogels continued to draw attention due to their specific properties and potential applications in fields, including drug delivery, chemical separations, sensors, and catalysis. In this paper, pH-sensitive polyacrylic acid (PAA) hydrogels were synthetized using acrylic acid as monomer and N,N'-Methylene-bisacrylamide (MBA) as crosslinking agent by the radical polymerization in bulk. The factors of the crosslinker and accelerator dosage, ratio of initiator, reaction temperature were discussed on the synthesis of hydrogels, and then the pH-responsive performance of the above hydrogels were studied at the different pH solution in detail. Furthermore the adsorption properties of hydrogels were examined on the stimulative sewage containing the methylene blue. The results showed that the optimum reaction conditions were 0.2g MBA, 0.3mL accelerator, ratio of initiator 0.6:1 (sodium bisulfite/ ammonium persulfate), temperature 50℃respectively. The obtained hydrogel had the obvious pH-sensitive properties, when the solution was 14, the swelling ratio (SR) could run up to 10, and the hydrogels also had the adsorbability of the methylene blue solution.Keywords:hydrogel; polyacrylic acid; pH-sensitive目录绪论 (1)前言 (1)1.1 水凝胶吸水机理 (1)1.2 水凝胶分类 (2)1.2.1 根据水凝胶对环境的不同敏感特性分类 (2)1.2.2 根据凝胶网络上的电荷性质分类 (2)1.2.3 根据凝胶原料的来源分类 (3)1.2.4 根据水凝胶对外界环境的敏感程度进行分类 (3)1.3 水凝胶的制备 (3)1.3.1 自由基聚合 (3)1.3.2 溶液聚合 (4)1.3.3 反相悬浮法 (4)1.3.4 反相乳液聚合 (4)1.3.5 辐射聚合 (4)1.3.6 水溶性高分子的交联 (5)1.3.7 物理交联水凝胶 (5)1.4 水凝胶的应用 (5)1.4.1 农林园艺方面 (5)1.4.2 生理卫生用品方面 (5)1.4.3 医疗及医药方面 (6)1.4.4 工业及其他方面 (6)1.5 pH 敏感性水凝胶的作用原理 (6)1.6 pH敏感水凝胶的合成 (7)1.7 水凝胶在染料吸附方面的研究现状 (7)1.8 本研究目的及意义 (7)2.实验部分 (8)2.1实验仪器与试剂 (8)2.1.1 实验原料与试剂 (8)2.1.2 仪器与设备 (8)2.2 实验方法 (8)2.2.1聚丙烯酸水凝胶的合成 (8)2.2.2在不同pH值下水凝胶溶胀性能测试 (10)2.2.3水凝胶对亚甲基蓝的吸附性能测试 (10)3.结果与讨论 (12)3.1水凝胶的合成工艺 (12)3.1.1交联剂的影响 (12)3.1.2促进剂的影响 (12)3.1.3引发剂配比的影响 (13)3.1.3水凝胶合成示意图 (14)3.2水凝胶的pH敏感性测试 (14)3.2.1水凝胶的纯化 (14)3.2.2 pH的调制及测定方法 (14)3.2.3 溶胀比SR的测定 (15)3.3 水凝胶的吸附性能测试 (15)3.3.1水凝胶用量对吸附动力学关系性的影响 (16)3.3.2溶液pH对亚甲基蓝吸附率的影响 (17)结论 (18)致谢 (18)参考文献 (19)绪论前言水凝胶是一种含有亲水基团能在水中溶胀而不溶解的具有三维网络结构的轻度交联高分子聚合物，是一种特殊的软湿性材料[1]。
聚丙烯酸水凝胶的制备研究
聚丙烯酸水凝胶的制备研究孟立山;李书静;姚新建【摘要】以丙烯酸为单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂,通过自由基聚合制备了聚丙烯酸水凝胶.考察了交联剂、引发剂、单体中和度、聚合温度以及盐溶液对水凝胶溶胀性能的影响.结果表明,引发剂为单体质量的0.6％,交联剂为0.8％,单体的中和度为70％时,凝胶的溶胀性能最佳,吸水率达到了3 000％以上,聚丙烯酸水凝胶的溶胀性能随着盐溶液浓度的增大而降低.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(043)002【总页数】3页(P222-224)【关键词】聚丙烯酸;水凝胶;溶胀率【作者】孟立山;李书静;姚新建【作者单位】周口师范学院化学化工学院,河南周口466001;周口市安全生产应急救援指挥中心,河南周口466000;周口师范学院化学化工学院,河南周口466001;周口师范学院化学化工学院,河南周口466001【正文语种】中文【中图分类】TQ314.253水凝胶具有介于液体与固体之间的三维网络，是一种能吸收大量水分溶胀而不溶解的高分子聚合物，它能够吸收相当于自身质量数百倍甚至是上千倍的水分［1］。
根据水凝胶对外界刺激不同的响应情况，可把水凝胶区分为两大类:①传统型水凝胶，对环境的变化不特别明显;②智能型水凝胶，对外界溶剂、温度、pH、声波、电场、磁场、光、压力、离子强度等的微小变化与刺激进行响应［2-3］，并且能够针对变化采取相应的“对策”，水凝胶自身的构象、相结构、极性、组织结构等性质能随之变化，表现出智能特性。
因而在各种酶催化开关、肥料的缓控释、分离膜的制作、柔性执行元件、活性酶包埋、生物传感器、癌症分子诊断、药物的控制释放、微机械、凝胶萃取以及其他的物质分离提纯方法、细胞等生物材料培养等方面有着十分广阔的应用前景［4-5］。
聚丙烯酸类水凝胶中含有大量羧基亲水基，是典型的pH 敏感型水凝胶。
目前有关丙烯酸类水凝胶的合成仍是人们研究的热点。
聚丙烯酸基水凝胶材料的制备及其在组织工程中的应用
聚丙烯酸基水凝胶材料的制备及其在组织工程中的应用概述：随着组织工程技术的进展和应用的广泛，聚丙烯酸基水凝胶材料成为了一个备受关注的研究领域。
本文将讨论聚丙烯酸基水凝胶材料的制备方法，以及其在组织工程中的应用。
一、聚丙烯酸基水凝胶材料的制备方法1. 聚合物化学交联方法：聚丙烯酸基水凝胶材料的制备主要通过聚合物化学交联方法实现。
首先，聚丙烯酸（PAA）单体被聚合成线性聚合物。
然后，在适当的条件下，交联剂（如N，N'-亚甲基双丙烯酰胺）将线性聚合物的链段交联成三维网络结构，形成聚丙烯酸基水凝胶材料。
2. 物理交联方法：物理交联方法是制备聚丙烯酸基水凝胶材料的另一种常见方法。
这种方法不涉及聚合物化学反应，而是基于聚丙烯酸的草酸盐交联反应。
通过将聚丙烯酸与草酸盐混合，并在适当的条件下进行热处理，可以形成物理交联结构，从而生成聚丙烯酸基水凝胶材料。
二、聚丙烯酸基水凝胶材料在组织工程中的应用1. 组织再生：聚丙烯酸基水凝胶材料在组织再生方面具有广泛的应用潜力。
由于其良好的生物相容性和高度多孔的结构，聚丙烯酸基水凝胶材料可以作为支架材料用于支持和促进组织再生。
它可以为细胞提供一个适宜的环境，促进细胞黏附和增殖，以实现组织再生和修复。
2. 药物释放：聚丙烯酸基水凝胶材料还可以被用于药物释放系统。
这种材料具有良好的药物吸附和控释特性，可以调控药物的释放速率和时间。
通过控制聚丙烯酸基水凝胶材料的结构和组分，可以实现药物的持续释放，从而提高治疗效果并减少患者的用药频率。
3. 人工器官：聚丙烯酸基水凝胶材料在人工器官的制备方面也有重要的应用。
通过将人工器官的细胞种植到聚丙烯酸基水凝胶材料的三维结构中，可以模拟自然组织的形态和功能。
这种人工器官可以在适当的条件下生长和发育，从而实现对疾病模型的研究和治疗策略的开发。
总结：聚丙烯酸基水凝胶材料作为一种重要的组织工程材料，在组织再生、药物释放和人工器官等领域都具有广阔的应用前景。
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新型胶原/聚丙烯酸互穿网络p H 敏感水凝胶的制备及性能研究3李凤娟1,林 炜2,程庆甦1,穆畅道1(1 四川大学化学工程学院制药与生物工程系,成都610065;2 四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室,成都610065)摘要 以Bis 为交联剂,采用互穿网络(IPN )技术制备胶原/聚丙烯酸p H 敏感水凝胶。
研究了不同配比的水凝胶的溶胀动力学、p H 敏感性及p H 溶胀2退胀特性,并利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR )和差示量热扫描法(DSC )对其结构进行表征。
结果显示:制备的水凝胶具有较快的溶胀速率,在13min 时吸水率可达93%左右;水凝胶有明显的p H 敏感性且p H 溶胀2退胀可逆性良好。
FTIR 和DSC 结果表明,在保持胶原三股螺旋结构的同时,材料间形成了互穿网络,材料的热稳定性显著提高,从而扩大了材料的应用范围。
关键词 胶原 聚丙烯酸 互穿网络 水凝胶 p H 敏感Synthesis and Characterization of p H Sensitive Collagen/Poly (Acrylic Acid)IPN H ydrogelsL I Fengjuan 1,L IN Wei 2,C H EN G Qingsu 1,MU Changdao 1(1 Department of Pharmaceutical and Biological Engineering ,School of Chemical Engineering ,Sichuan University ,Chengdu 610065;2 The Key Laboratory of Leather Chemistry and Engineering of Ministry of Education ,Sichuan University ,Chengdu 610065)Abstract A new system of p H 2sensitive hydrogels composed of collagen and polyacrylic acid (AAc )is prepared by using the interpenetrating polymer network (IPN )in the presence of Bis as crosslinking agent.The hydrogels syn 2thesized display a good swelling behavior in water ,and its absorbency can get up to about 93%in 13minutes.The property measurements of the hydrogels show that they exhibit an obvious p H sensitivity and are stable after the re 2peated p H swelling experiments.The molecular structure of the hydrogel is studied by fourier transform inf rared spec 2troscopy (FTIR )and their thermal behavior is investigated by differential scanning calorimetry (DSC ).The results show that the IPN is formed between these two materials on the basis of keeping the triple helix of collagen and the thermal stability of hydrogels is raised obviously.K ey w ords collagen ,PAAc ,IPN ,hydrogel ,p H 2sensitive 3国家自然科学基金项目(20704028);教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET 20620788) 李凤娟:女,1983年生,硕士生,主要从事生物医用材料研发 穆畅道:通讯联系人 E 2mail :cdmu @0 前言近年来,人们对可用于生物医用材料的水凝胶进行了大量的研究,尤其是具有环境敏感性的智能水凝胶受到了广泛的关注[1,2]。
合成高分子的环境敏感性水凝胶材料易获得,且可塑性强,成为制备智能水凝胶的主要原料。
但大部分合成高分子都存在细胞毒性、生物相容性低或不可降解性等缺点,限制了其应用,而很多天然高分子材料在这个方面却显示了独特的优势。
因此,很多学者转向于采用天然高分子为原料制备智能水凝胶,如使用壳聚糖、蛋白质等为原料制备水凝胶。
胶原是哺乳动物体内含量最丰富的蛋白质,其由于独特的三股螺旋结构特点而具有良好的生物相容性、可生物降解性及促进细胞生长等特性[3],近年来在生物医用材料和高分子复合材料等方面的应用备受关注。
然而,胶原在应用中还存在一些问题,如热稳定性等不能满足需要[4],因此需要通过改性来改善这些不足。
IPN 技术是近年发展起来的一种对聚合物进行改性的方法,其特有的强迫互容作用能使两种性能差异很大或具有不同功能的聚合物稳定结合,从而实现组分之间性能的互补;同时IPN 的特殊细胞状结构、界面互穿和双相连续等结构形态特征,又使得它们在性能或功能上产生特殊的协同作用,因此IPN 用作功能材料具有独特的优点[5]。
本实验的目的是想通过具有明显p H 敏感性的丙烯酸与胶原通过互穿网络进行交联,制备出既具有胶原的良好生物相容性和可生物降解性又具有明显p H 敏感性的水凝胶,并研究了其结构特征及理化性能。
1 实验1.1 试剂及仪器胶原(实验室自制,胃蛋白酶醋酸法提取);丙烯酸(AR ,天津市博迪化工有限公司);过硫酸钾(AR ,武汉化学试剂厂);硫代硫酸钠(AR ,武汉化学试剂厂);Bis (Ultra Pure Grade ,上海华舜生物工程有限公司)。
酸度计(p HS 23E 型,・64・材料导报:研究篇 2009年2月(下)第23卷第2期成都方舟科技开发公司);真空冷冻干燥机(AL P HA122LD 型,德国);傅立叶变换红外光谱仪(MA GNA IR560型,美国);差示扫描量热仪(DSC200PC型,德国)。
1.2 胶原/聚丙烯酸互穿网络水凝胶的制备取一定体积丙烯酸放入100mL小烧杯中,然后加入10mL蒸馏水,称取一定质量的KO H使丙烯酸的中和度为80%,搅拌均匀后,加入Bis和Na2S2O3,搅拌均匀,最后加入K2S2O8,搅拌均匀。
称取0.2g左右的胶原海绵,放入上述溶液中,封口,再将烧杯放置冰箱(4℃)过夜,取出后放在25℃水浴中反应24h,反应组成见表1。
再将制备的样品用蒸馏水浸泡24h,每隔6h更换1次蒸馏水,以除去未反应的单体,最后将处理的样品进行冷冻干燥。
表1 聚合的组成配比Table1 The constitutes of copolymerization样品CollagengAAcmLBismmol/Lc Na2S2O3,K2S2O8mmol/LKO Hg10.20.03421150.02220.20.10021150.06230.20.20021150.12440.2 1.20021150.744 1.3 不同配比水凝胶的溶胀动力学称取相同质量的各种干凝胶,分别置于40mL蒸馏水中,每隔一定时间取出凝胶,用湿润滤纸拭去其表面的水分,称其质量,按式(1)计算凝胶的溶胀比(Swelling ratio,SR): SR=(m s-m d)/m d(1)式中:m s为溶胀状态下凝胶的质量,m d为干凝胶的质量。
按式(2)计算平衡溶胀比(Equilibrium swelling ratio, SR e): SR e=(m e-m d)/m d(2)式中:m e为溶胀平衡状态下凝胶的质量,m d为干凝胶的质量。
1.4 水凝胶的结构表征及热分析将冷冻干燥后的水凝胶样品和胶原海绵分别磨碎后用K Br压片,测定其红外光谱;差示扫描量热采用DSC200PC 分析系统做DSC测试(升温速率为5℃/min)。
1.5 水凝胶的p H敏感性用HCl和NaO H溶液配制p H值分别为1～12的溶液,然后称取一定质量的干燥水凝胶分别放入上述不同p H值的溶液中,测定其平衡溶胀比。
2 结果与讨论2.1 胶原/聚丙烯酸互穿网络水凝胶的制备过程胶原/聚丙烯酸互穿网络水凝胶的制备过程见图1,首先引发剂Na2S2O3和K2S2O8生成自由基SO-4・和S2O-3・,然后贯穿在胶原海绵中的丙烯酸在交联剂的作用下发生自由基聚合反应并与胶原形成互穿网络水凝胶。
2.2 胶原/丙烯酸配比对水凝胶溶胀过程的影响在实际应用中,不仅要有较高的平衡溶胀比,而且还要有较快的溶胀速率。
图2为胶原与丙烯酸的不同配比对水凝胶溶胀过程的影响,可知原料配比对溶胀速率的影响不大,但是对水凝胶的平衡溶胀比有很大影响,样品2的溶胀比最大,所以选定样品2对水凝胶结构特征进行测试。
所制备的水凝胶的吸水率在13min时就可以达到93%左右,与传统的水凝胶相比,大大缩短了溶胀平衡的时间。
2.3 傅立叶变换红外光谱(F TIR)分析胶原和水凝胶样品的红外图谱见图3。
图3 胶原和水凝胶样品的红外谱图Fig.3 FTIR of collagen and optimized hydrogel其中3332cm-1为酰胺键峰A(N2H),3077cm-1为酰胺键峰B(C2H),1667cm-1为酰胺峰Ⅰ(C=O),1548cm-1为酰胺峰Ⅱ(N2H)。
而样品中胶原与丙烯酸形成互穿网络后,酰胺键峰A由3332cm-1移至3321cm-1高频率方向,表明有氢键形成,同时表明胶原与丙烯酸发生了交联,使胶原结构更加有序。
水凝胶在1667cm-1处也有强吸收峰,说明水凝胶的制备过程中保持了胶原的三股螺旋结构[6]。
且水凝胶的红・74・新型胶原/聚丙烯酸互穿网络p H敏感水凝胶的制备及性能研究/李凤娟等外图在1600cm -1附近没有出现强吸收峰(C =C ),说明凝胶中不含丙烯酸单体。
2.4 水凝胶与胶原的热稳定性研究表2为胶原和水凝胶样品的DSC 分析结果。
比较二者的热变性温度可知,水凝胶的热变性温度比胶原的升高了49.2℃,即水凝胶的热稳定性比胶原强很多。
这表明胶原与丙烯酸之间发生交联,分子间的作用力增大,肽链的活动受到约束,发生相变化的难度增大,表现为相转变所需的热能增加和温度升高,材料的热稳定性增强,从而扩大了该材料的应用范围。