HEMA_NVP共聚物表面性能研究

第25卷　第6期2005年6月北京理工大学学报T ransacti ons of Beijing Institute of T echno logyV o l.25　N o.6Jun.2005 文章编号:100120645(2005)0620551206HE M A St共聚水凝胶的溶胀、拉伸性能和网络参数的研究王建全,　吴文辉,　刘　艳,　杨荣杰(北京理工大学材料科学与工程学院,北京　100081)摘　要:以刚性疏水单体苯乙烯(St)与亲水性单体甲基丙烯酸2Β2羟乙酯(H E M A)共聚,分别以双甲基丙烯酸乙二醇酯(EDM A)和二乙烯基苯(DVB)为交联剂,采用本体聚合的方法合成了5个系列的水凝胶材料Ζ研究了St含量以及交联剂的类型和用量对水凝胶溶胀、拉伸性能以及网络结构参数的影响Ζ结果表明:St含量或交联剂用量增大,均导致水凝胶中平衡水质量分数降低,聚合物体积分数增大,有效交联密度增大,网链摩尔质量减小,聚合物2水相互作用参数增大;反映在宏观上是拉伸强度和杨氏模量的增大Ζ在H E M A70 St30水凝胶体系中EDM A和DVB有着相近的交联效率Ζ关键词:水凝胶;溶胀性能;拉伸性能;有效交联密度;相互作用参数;交联效率中图分类号:O633 文献标识码:AStud ies on Swelli ng,Ten sile Properties and NetworkParam eters of HE M A St Copoly m er ic HydrogelsW AN G J ian2quan,　W U W en2hu i,　L I U Yan,　YAN G Rong2jie (Schoo l of M aterials Science and Engineering,Beijing Institute of T echno logy,Beijing100081,Ch ina)Abstract:F ive series of hydrogels based on the rigid hydrophob ic m onom er styrene(St)and the hydrop h ilic m onom er22hydroxyethyl m ethacrylate(H E M A)cro sslinked w ith ethylene di m ethacrylate(EDM A)o r divinyl benzene(DVB)w ere syn thesized by bu lk po lym erizati on.Effects of St con ten t and the type and con ten t of cro sslinker on s w elling behavi o rs,ten sile p rop erties,effective cro sslink den sity(v e),m o lar m ass betw een cro ss2link s(M C)and po lym er2 w ater in teracti on param eter(ς)of hydrogels w ere studied.It has been show n that the increase of styrene o r cro sslinker con ten t in po lym erizati on w ou ld lead to changes of s w elling behavi o r, netw o rk structu re and po lym er2w ater in teracti on in hydrogels,viz.the decrease of equ ilib rium w ater con ten t(w1)and M C values the increase of vo lum e fracti on of po lym er in hydrogel(Υ2),v e andςvalues.T hese changes rep resen t m acro scop ically the increase of ten sile strength and Young’s m odu lu s of the hydrogels.EDM A and DVB have si m ilar cro sslink ing efficiency in theH E M A70 St30system.Key words:hydrogels;s w elling behavi o r;ten sile p rop erties;effective cro sslink ing den sity;in teracti on p aram eter;cro sslink ing efficiency收稿日期:20040707作者简介:王建全(1976-),男,博士生,E2m ail:w jqdragon@;吴文辉(1947-),男,教授,博士生导师Ζ 水凝胶是一类能在水中溶胀但不溶解的亲水性聚合物,在工业、农业、土建以及生物医学领域得到了应用,并在人体组织工程方面的应用显示出巨大的潜力,但较弱的力学强度使其应用受到限制Ζ近年来,以甲基丙烯酸2Β2羟乙酯(H E M A)为基体的水凝胶受到了广泛的关注Ζ在提高其力学性能方面,研究者采用了本体聚合、与疏水性单体或含有刚性环的单体共聚、引入互穿聚合物网络(IPN)结构、纤维补强技术等途径[1～5]Ζ苯乙烯(St)单体具有强疏水性的刚性苯环,与亲水性单体H E M A共聚有望得到高强度的水凝胶材料Ζ关于H E M A与St两种单体的共聚, Schoonb rood等人[6]研究了本体聚合中的竞聚率(rH=0149,r S=0127)ΖB arnes等人详细地研究了H E M A St共聚水凝胶的表面性能,并简要讨论了几个样品的力学性能[2]Ζ本实验室将H E M A与St两种单体进行本体聚合,通过调整单体配比,改变交联剂的类型及用量,共合成了5个系列的共聚物水凝胶Ζ1　实验部分111　试剂甲基丙烯酸2Β2羟乙酯(H E M A),化学纯,天津市化学试剂研究所;苯乙烯(St),分析纯,天津市化学试剂一厂,减压蒸馏后使用;双甲基丙烯酸乙二醇酯(EDM A),荷兰A CRO S公司;二乙烯基苯(DVB),化学纯,北京化学试剂公司;过氧化苯甲酰(B PO),化学纯,北京金龙化学试剂有限公司;N,N2二甲基苯胺(DM A),分析纯,天津化学试剂有限公司Ζ112　水凝胶的合成将反应原料按一定比例混合均匀,再将质量分数为011%的B PO溶解于聚合体系中,通氮气20 m in后加入DM A,倒入2mm深的聚四氟乙烯模具中密封,于30℃环境中反应固化数小时,取出聚合物Ζ在蒸馏水中吸水溶胀达到平衡,即得水凝胶Ζ作者共合成了5个系列的样品:①不加交联剂,改变St 的质量分数(0～50%);②加入质量分数为5%的交联剂DVB,改变St的质量分数(0～50%);③加入质量分数为5%的交联剂EDM A,改变St的质量分数(0～50%);④固定H E M A与St质量比(70 30),改变DVB的质量分数(0～5%);⑤固定H E M A与St 质量比(70 30),改变EDM A的质量分数(0～5%)Ζ关于本文中水凝胶样品的命名,例如H E M A70 St30 DVB5是指该水凝胶单体配方H E M A与St的质量比为70 30,而交联剂DVB的质量又占H E M A与St总质量的5%,其它依此类推Ζ113　水凝胶的溶胀测试聚合物从模具中取出后,切成小块,称重m0,浸泡于蒸馏水中,定期换水,以提取出聚合物中未反应的水溶性单体,两周后恒重,质量为m e,将该水凝胶于80℃下真空干燥24h,得到干胶质量为m dΖ水凝胶中的平衡水质量分数w1和聚合物体积分数Υ2分别表示为w1=m e-m dm e,(1)Υ2=m d Θdm d Θd+(m e-m d) Θw,(2)式(2)中Θd,Θw分别为干胶和水的密度Ζ114　密度测定用发丝系好凝胶于分析天平上称其质量为m,然后将其浸没于无水乙醇中称其质量为m′,凝胶的密度可用下式计算ΖΘ=mm-m′×Θ′,(3)式(3)中Θ′为无水乙醇的密度Ζ115　水凝胶的拉伸性能测试在溶胀平衡状态,将水凝胶切成约4c m×1c m 的片状,每种水凝胶制备5个样品Ζ力学拉伸实验在In stron6022万能材料试验机上进行,初始长度为17mm,拉伸速率为100mm・m in-1,该实验测定了水凝胶的杨氏模量和拉伸强度Ζ2　结果与讨论211　水凝胶的溶胀性能St含量对水凝胶中的w1和Υ2值的影响示于图1中,由图可见随着St含量的增大,w1值急剧下降Ζ不加交联剂时,w1值由PH E M A的33175%降低到H E M A50 St50的4129%Ζ由图1还可以看出,当加入质量分数为5%的交联剂EDM A或DVB后,w1值又有所降低Ζ疏水性单体St含量的增加降低了聚合物的吸水能力,从而使w1值降低;当St的质量分数大于40%时,疏水性单体St对w1的影响占主导,使交联剂的影响变的微乎其微Ζ当加入交联剂后,水凝胶内部的交联点增多,进而阻碍了水凝胶的吸水溶胀,也使得w1值降低;但DVB的疏水性能强于255北京理工大学学报第25卷　EDM A ,故以DVB 交联的水凝胶w 1值更低一些,图2表示了交联剂用量对H E M A 70 St 30水凝胶w 1和Υ2值的影响Ζ水凝胶的平衡含水量降低,势必引起聚合物体积分数的增大,故Υ2随St 含量或交联剂用量的变化趋势是与w 1相反的,如图1和图2图1　St 含量对水凝胶样品的w 1和Υ2值的影响F ig .1　Effect of St content on w 1and Υ2values fo r hydrogels图2　交联剂对水凝胶样品H E M A 70 St30的w 1和Υ2值的影响F ig .2　Effect of cro sslinkers on w 1and Υ2valuesfo r H E M A 70 St 30hydrogels所示Ζ212　水凝胶的拉伸性能图3和图4分别表示了水凝胶的杨氏模量和拉伸强度随聚合物中St 含量的变化Ζ可以看出,随St 含量的增大,水凝胶的杨氏模量和拉伸强度逐渐增图3　St 含量对水凝胶杨氏模量的影响F ig .3　D ependence of St content on Young’s modulusof hydrogels大Ζ原因是St 为刚性的疏水性单体,其含量的增大,起到了三个方面的作用:①降低了水凝胶的含水量;②增加了水凝胶结构的刚性;③增加了水凝胶内部疏水基团之间的相互作用,进而增加了水凝胶内部的物理交联Ζ这三方面的作用都有利于水凝胶强度和杨氏模量的提高Ζ加入交联剂所得的水凝胶比不加交联剂的水凝胶具有更高的模量和强度,原因是交联剂的加入增加了水凝胶内部的交联点,降低含水量的同时,也增加了水凝胶内部链段间的相互作用,导致其机械强度增大Ζ因DVB 比EDM A 具有更强的疏水性和刚性,所以由DVB 交联的水凝胶的模量和强度稍高一些Ζ如表1所示Ζ表1　交联剂对水凝胶样品HE M A 70 St 30的拉伸性能与网络参数的影响Tab .1　I nf luence of crossli nkers on ten sile properties and network param eters for hydrogel HE M A 70 St 30样品E M PaΡm ax M Pav e (10-3mo l ・c m -3)M C (kg ・mo l -1)v t(10-3mo l ・c m -3)H E M A 70 St 3019319291027180104350H E M A 70 St 30 EDM A 11971529182812010424011197H E M A 70 St30 EDM A 22061930172916010406012373H E M A 70 St 30 EDM A 32171131153110010387013526H E M A 70 St 30 EDM A 42271732143215010368014638H E M A 70 St 30 EDM A 52421033163416010347015770H E M A 70 St 30 DVB 12011430192818010416011824H E M A 70 St 30 DVB 22141732113017010388013579H E M A 70 St 30 DVB 32301233163218010366015372H E M A 70 St 30 DVB 42461034183511010338017003H E M A 70 St 30 DVB 52621935183714010320018759355　第6期王建全等:H E M A St 共聚水凝胶的溶胀、拉伸性能和网络参数的研究图4　St含量对水凝胶拉伸强度的影响F ig.4　D ependence of St content on tensilestrength of hydrogels在H E M A70 St30水凝胶体系中,随着交联剂用量的增大,水凝胶的模量E与强度呈增大趋势,但加入相同质量分数的交联剂,DVB比EDM A的效果更为明显Ζ如当交联剂质量分数从0增大到5%时,以EDM A交联所得水凝胶的模量增加了25%,拉伸强度增加了16%;而以DVB交联所得水凝胶的模量和强度分别增加了36%和23%Ζ213　水凝胶的有效交联密度和网链摩尔质量根据橡胶弹性理论,参照文献[7,8],由式(4) (5)得到有效交联密度v e和网链摩尔质量M C的计算公式(6)(7)ΖΣ=R T v eΥ1 32(Κ-Κ-2),(4)G=ΣΚ-Κ-2=E3,(5)v e=EΥ-1 323R T,(6)M C=Θdv eΖ(7)式中:Σ为水凝胶单位面积受的力,M Pa;Κ为水凝胶受力时的形变;G为剪切模量;E为杨氏模量;R为摩尔气体常数,81314J・m o l・K-1;T为热力学温度,K;Θd为聚合物干胶密度Ζ如图5所示,随着水凝胶中St含量的增大,有效交联密度v e逐渐增大,网链摩尔质量M C相应地减小Ζ其原因与212中的讨论相同,即疏水成分St含量的增大降低了水凝胶的含水量,加强了疏水基团之间的相互作用,进而增大了水凝胶内部的物理交联ΖD avis等研究N2乙烯基吡咯烷酮 甲基丙烯酸甲酯 双甲基丙烯酸乙二醇酯(V P MM A EDM A)水凝胶时,得到了相似的结论Ζ加入交联剂后比不加交联剂所得的水凝胶内部能够产生更多的交联点,所以加入交联剂所得水凝胶有更高的v e值Ζ图5　水凝胶内部v e和M C值随St含量的变化F ig.5　V ariati on of v e and M C values w ithSt content fo r hydrogels 交联剂类型与用量对H E M A70 St30水凝胶体系v e和M C值的影响已在表1中列出,随着交联剂EDM A或DVB用量的增大,水凝胶内部的交联点增多,导致v e值增大,M C值相应减小Ζ在相同质量分数下,DVB较EDM A对v e值的贡献更大一些,当交联剂用量从0增大至5%时,H E M E70 St30 DVB 体系的v e值增大了35%,而H E M E70 St30 EDM A 体系的v e值只增大了24%Ζ原因来源于两个方面:①DVB摩尔质量为130g・m o l-1,小于EDM A的摩尔质量198g・m o l-1,对于相同质量分数的交联剂而言,DVB具有更多的双键,能够产生更多的交联点,导致有效交联密度较大;②疏水性较强的DVB分子比EDM A在H E M A70 St30体系中能够产生更强的“疏水键合”(hydrophob ic bonding)作用[9],这在一定程度上增加了物理交联,也有利于有效交联密度的增大,在宏观上的反映便是水凝胶模量和强度的提高Ζ为了更好地理解交联剂在H E M E70 St30体系中所起的作用,有必要探讨有效交联密度v e和理论交联密度v t之间的关系,它们在较低的浓度范围内存在线性关系(如式(8)),直线的斜率Β值反映了交联剂在该体系中的交联效率Ζv t可通过式(9)求得[10],所得数据列于表1中Ζv e=Α+Βv t,(8)v t=c f2Ζ(9)式中:c为交联剂浓度,m o l c m3;f为交联剂官能度,对于EDM A和DVB,f=4Ζ图6表示了EDM A和DVB两种交联剂在H E M A70 St30水凝胶体系中有效交联密度v e与理论交联密度v t之间的关系Ζ通过线性拟合(直线相关系数R>0198)可得出两种交联剂的v e2v t关系式为455北京理工大学学报第25卷　EDM A : v e =27113+11194v t ,(10)DVB : v e =27112+11126v t Ζ(11)图6　EDM A 和DVB 在H E M A 70 St 30体系中v e 与v t 之间的关系图F ig .6　P lo ts of v e against v t in H E M A 70 St 30hydrogelsfo r EDM A and DVB根据直线的斜率可知,两种交联剂在H E M A 70 St 30体系中的交联效率基本相同Ζ直线的截距Α反映了不加交联剂的情况下水凝胶的有效交联密度,它主要来自于合成H E M A 时所含有的微量EDM A 杂质产生的化学交联,以及高分子链之间的疏水相互作用和聚合物链之间的缠绕作用而产生的物理交联[11]Ζ这些作用的总和使得H E M E 70 St 30水凝胶体系在不外加交联剂时的有效交联密度v e 约为2711×10-3m o l ・c m -3Ζ214　聚合物2水相互作用参数ς聚合物2溶剂相互作用参数ς反映了高分子与溶剂混合时相互作用能的变化Ζ作者采用的溶剂为水,ς值越高,说明聚合物链段之间的相互作用力越强,而聚合物与水之间的相互作用力越弱Ζ根据文献[7],其值可以根据下式求得:　ς=-ln (1-Υ2)+Υ2+v e V w (Υ1 32-2Υ2f-1)Υ22,(12)式中V w 为水的摩尔体积,18c m 3 m o l Ζ对于含5%交联剂EDM A 或DVB 的H E M A St 水凝胶体系,研究了St 含量对聚合物2水相互作用参数ς的影响,示于图7Ζ可以看出,随着St 的质量分数从0增大到50%,ς值由019增大到118,疏水成分St 的增加降低了高聚物与水分子之间的相互作用Ζ文献[12]报道了不同交联度的PH E M A 水凝胶的相互作用参数ς在018到019之间,与本文中结果(以EDM A 和DVB 交联的PH E M A 的ς值分别为0191和0193)相近Ζ在相同交联剂含量的情况下,以DVB交联所得的水凝胶具有更高的ς值,这是由于DVB 比EDM A 具有更强的疏水性能所致Ζ前面已讨论过St 含量的提高增大了水凝胶有效交联密度v e ,文献[9]中也提到V P MM A EDM A 水凝胶以及H E M A V P EDM A 水凝胶体系的v e 随ς的增大而增大,与本文中所得结论一致Ζ水凝胶中St 含量增大,聚合物2水相互作用越来越小,ς值逐渐增大,物理相互作用(此处是疏水基团之间的作用)越来越强,导致了有效交联密度v e 的增大[9]Ζ图7　St 含量对ς值的影响F ig .7　Influence of St content on ςvalues3　结　论研究了St 含量和交联剂的类型和用量对水凝胶溶胀、拉伸性能以及网络结构有关参数,如有效交联密度v e 、网链摩尔质量M C 和聚合物2水相互作用参数ς的影响ΖSt 含量增大,导致水凝胶的平衡水质量分数w 1降低,聚合物体积分数Υ2增大,使水凝胶内部疏水基团间的物理相互作用增大,从而导致水凝胶的有效交联密度v e 增大,网链摩尔质量M C 减小,聚合物2水相互作用参数ς增大;在宏观上则反映了拉伸强度和杨氏模量的增大Ζ对于H E M A 70 St 30水凝胶体系,交联剂EDM A 或DVB 用量的增大,导致w 1降低,Υ2值增大,有效交联密度v e 、拉伸强度和杨氏模量也随之增大,并且在该体系中EDM A 和DVB 的交联效率相近Ζ参考文献:[1]　Young C D ,W u J R ,T sou T L .Fabricati on andcharacteristics of po lyH E M A artificial sk in i m p roved tensile p roperties [J ].Journal of M em branes Science ,1998,146(1):83-93.[2]　Barnes A ,Co rkh ill P H ,T ighe B J .Synthetichydrogels :3.H ydroxyalky acrylate and m ethacrylate copo lym ers :Surface and m echanical p roperties [J ].Po lym er ,1988,29(12):2191-2202.[3]　Jarvie A W P ,L loyd M C ,Pourcain C B St .N ovelhydroph ilic cyclic monom ers in hydrogel synthesis [J ].B i om aterials ,1998,19(21):1957-1961.(下转第559面)555　第6期王建全等:H E M A St 共聚水凝胶的溶胀、拉伸性能和网络参数的研究较复杂,其中卟啉给电子能力的增强也可能导致荧光强度的减小[8],目前有关卟啉在不同微环境中的荧光猝灭机理尚在进一步研究中Λ参考文献:[1]　D ixon D W.Am ino2and hydroxyl tetraphenyl po r2phyrins w ith activeity against the hum an i m m une2 odefiency virus[J].A ntiviral Chem:Chemo ther,1992,3:279-284.[2]　王永强.系列双亲卟啉在膜模拟体系中的定位和聚集[D].吉林:吉林大学化学系,1993.W ang Yongqiang.L ocalizati on and aggregati on ofserial amph i ph ilic po rphyrins in m em brane m i m eticsystem s[D].J ilin:D epartm ent of Chem istry,J ilin U niversity,1993.(in Ch inese)[3]　Barber D C,F reitay2Beeston,W h itten D G.A trop i2som er2specific fo r m ati on of p rem icellar po rphyrin J2 aggregates in aqueous surfactant so luti ons[J].J Phys Chem,1991,95(10):4074-4086.[4]　T absk i I,Kodera M,Yokoyam a M.K inetics andm echanis m of reductive di oxygen activati on catalyzedby the P2450model system[J].J Am Chem Soc,1985,107(15):4466-4473.[5]　M artina V,E lizabeth A,A dam B,et al.Interacti onsof w ater2inso luble tetraphenylpo rphyrins w ithm icelles p robed by UV2visible and NM R spectro scopy[J].L angm uir,2000,1(61):210-221.[6]　Kano K,M inam izono H,K itae T,et al.Self2aggregati on of cati onic po rphyrins in w ater.CanΠ2Πstack ing interacti on overcom e electro static repulsivefo rce?[J].J Phys Chem A,1997,101(34):6118-6124.[7]　马　琛,张韫宏,李前树.对微环境敏感的系列双亲卟啉的光谱研究[J].高等学校化学学报,2000,21(11):1713-1716.M a Chen,Zhang Yunhong,L i Q ianshu.T he UV2visand fluo rescence spectra of the amph i ph ilic po rphyrinssensitive to m icellar m icroenvironm ents[J].Chem ical Journal of Ch inese U niversities,2000,21(11):1713-1716.(in Ch inese)[8]　Eun Ju Sh in,Do l K i m.Substituent effect on thefluo rescence quench ing of vari ous tetraphenyl po rphyrins by ruthenium tris(2,2′2bi pyridine)comp lex[J].Journal of Pho tochem istry andPho tobi o logy A:Chem istry,2002,152(1):25-31.(上接第555面)[4]　L ou X,V ijayasekaran S,Ch irila T V,et al.Synthesis,physical characterizati on,and bi o logical perfo r m ance of sequential homo interpenetrating po lym er netw o rk sponges based on po ly(22 hydroxyethyl m ethacrylate)[J].Journal of B i om edical M aterial R esearch,1999,47(3):404-411.[5]　Young C D,W u J R,T sou T L.H igh2strength,ultra2th in and fiber2reinfo rced pH E M A artificial sk in[J].B i om aterials,1998,19(19):1745-1752.[6]　Schoonbrood H A S,A erdts A M,Ger m an A L.D eter m inati on of the intra2and inter mo lecularm icro structure of bulk and em ulsi on copo lym ers ofstyrene and22hydroexyethylm ethacrylate by m eans of p ro ton NM R and gradient po lym er eluti onch rom atography[J].M acromo lecules,1995,28(16):5518-5525.[7]　H uglin M B,R ehab M M A M.M echanical andther modynam ic p roperties of butyl acrylate2N2 vinylpyrro lidone hydrogels[J].Po lym er,1987,28(13):2200-2206.[8]　Peppas N A,M errill E W.C ro sslinked po ly(vinylalcoho l)hydrogels as s w o llen elastic netw o rk[J].Journal of A pp lied Po lym er Science,1977,21(7):1763-1770.[9]　D avis T P,H uglin M B.Effect of compo siti on onp roperties of copo lym eric N2vinyl222pyrro lidone m ethyl m ethacrylate hydrogels and o rganogels[J].Po lym er,1990,31(3):513-519.[10]　D avis T P,H uglin M B,Y i p D C F.P roperties ofpo ly(N2vinyl222pyrro lidone)hydrogels cro sslinkedw ith ethylenglyco l di m ethacrylate[J].Po lym er,1988,29(4):701-706.[11]　L ou X,Coppenhagen C.M echanical characteristicsof po ly(22hydroxyethyl m ethacrylate)hydrogelscro sslinked w ith vari ous difunti onal compounds[J].Po lym er Internati onal,2001,50(3):319-325. [12]　Peppas N A,M oynihan H J,L uch t L M.T hestructure of h igh ly cro sslinked po ly(22hydroxyethylm ethacrylate)hydrogels[J].Journal of B i om edicalM aterial R esearch,1985,19(3):397-411.955　第6期张韫宏等:5,10,15,202四(42羟基苯基)卟啉在TX2100胶束中的光谱研究。

PEGDA/HEMA水凝胶等离子体表面处理及接枝改性的研究的开题报告1. 研究背景和意义水凝胶是一种具有优异生物相容性和生物降解性的材料，广泛应用于组织工程、药物传递、生物传感、细胞培养等领域。

然而，由于水凝胶表面的化学性质和生物相容性限制了其应用范围和性能，因此需要进行表面改性。

其中，等离子体表面处理和接枝改性是水凝胶表面改性的常用方法。

本研究旨在应用等离子体技术、化学修饰和生物原位合成等方法对PEGDA/HEMA水凝胶进行表面处理和接枝改性，以提高其生物相容性、机械性能和应用价值。

2. 研究目的和内容2.1 研究目的（1）通过等离子体处理方法改善PEGDA/HEMA水凝胶表面的柔软性和生物相容性；（2）基于化学修饰对PEGDA/HEMA水凝胶表面进行改性，提高其机械性能和耐久性；（3）采用生物原位合成的方法在PEGDA/HEMA水凝胶表面上引入生物活性物质，扩展其应用领域。

2.2 研究内容（1）合成PEGDA/HEMA水凝胶材料；（2）应用等离子体处理方法对PEGDA/HEMA水凝胶表面进行改善，研究等离子体处理条件对水凝胶表面性能的影响；（3）采用化学修饰方法对PEGDA/HEMA水凝胶表面进行改性，研究化学修饰条件对水凝胶表面性能的影响；（4）基于生物原位合成的方法在PEGDA/HEMA水凝胶表面引入生物活性物质，探究其对水凝胶表面性能的影响。

3. 研究方法和技术路线3.1 研究方法本研究采用实验室制备PEGDA/HEMA水凝胶材料，应用等离子体技术、化学修饰和生物原位合成等方法进行表面处理和接枝改性。

具体方法包括等离子体处理、化学修饰和生物原位合成等技术，以及FTIR、SEM、XPS等表征手段对样品表面的物理化学性质和结构进行分析和评估。

3.2 技术路线（1）合成PEGDA/HEMA水凝胶材料，制备表面光洁度好、结构稳定的水凝胶样品；（2）应用等离子体改性的方法对PEGDA/HEMA水凝胶进行表面处理，研究等离子体处理条件对水凝胶表面性能的影响；（3）采用化学修饰方法对PEGDA/HEMA水凝胶表面进行改性，研究化学修饰条件对水凝胶表面性能的影响；（4）基于生物原位合成的方法在PEGDA/HEMA水凝胶表面引入生物活性物质，探究其对水凝胶表面性能的影响；（5）应用FTIR、SEM、XPS等表征手段对样品表面的物理化学性质和结构进行分析和评估。

第20卷第2期高分子材料科学与工程V o l.20,No.2　2004年3月POLYM ER M ATERIALS SCIENCE AN D EN GIN EERING M ar.2004共聚物水凝胶接触镜材料的研究黎新明1,崔英德1,蔡立彬2(1.仲恺农业技术学院,广东广州510225; 2.西北工业大学材料科学与工程学院,陕西西安710072)摘要:以过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,N-乙烯基吡咯烷酮(N V P)、甲基丙烯酸U-羟乙酯(HEM A)以及甲基丙烯酸酯共聚,制备水凝胶接触镜材料,并研究了该水凝胶的溶胀性能。

实验发现,不添加交联剂的情况下,共聚产物即可形成具有交联结构的水凝胶;随NV P含量的增大,水凝胶的平衡溶胀度也增大;少量甲基丙烯酸酯的加入,可较小幅度地降低共聚物水凝胶的平衡溶胀度;T G分析表明,N V P与HEM A二元共聚物水凝胶中的自由水容易脱水,而添加甲基丙烯酸酯可增强水凝胶的抗脱水性能,以甲基丙烯酸乙酯较为明显。

关键词:N-乙烯基吡咯烷酮;甲基丙烯酸U-羟乙酯;水凝胶;角膜接触镜中图分类号:T Q325.7 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2004)02-0191-04 角膜接触镜俗称“隐形眼镜”,近年来在我国发展迅速。

角膜接触镜的制造材料,包括硬性不透气材料、硬性透气性材料、软性非亲水性材料以及水凝胶材料[1]。

其中,采用水凝胶材料制造的角膜接触镜具有配戴舒适、透氧性好、可辅助治疗眼疾等优点,成为主要的角膜接触镜制造材料。

研究发现,水凝胶角膜接触镜材料的透氧能力与其含水量成正比[2],并且与水凝胶中水的存在状态有关[3]。

故在保证材料强度的条件下提高其含水量,有助于提高材料的透氧能力。

NV P是一种重要的乙烯基化合物,具有良好的水溶性、生理相容性等性能[4]。

本研究拟将HEM A与水溶性单体NV P及非亲水性甲基丙烯酸酯共聚,制备适合作为角膜接触镜材料的水凝胶,并研究这种水凝胶材料的溶胀性能。

第26卷第7期高分子材料科学与工程Vol.26,No.72010年7月POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERINGJul.2010HEMA 远程等离子体聚合改性聚丙烯表面的结构及亲水性能董入贵1,马 骏1,汪思孝1,黄 健1,王晓琳2(1.南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009;2.清华大学化学工程系,北京100084)摘要:采用甲基丙烯酸羟乙酯(HEM A)的远程等离子体聚合方法对聚丙烯(P P)表面进行改性,以聚合量、浸水失重、红外光谱(FT IR)、扫描电镜(SEM )和水接触角等测试手段,研究了远程距离对改性表面的化学结构、形态结构及亲水性的影响。

结果表明,随着远程距离的增加,由于等离子体中高能粒子的轰击、刻蚀作用减轻,HEM A 逐渐从气相聚合过渡到表面聚合过程,改性表面的聚合量、酯基及羟基等基团含量、线性结构聚合物含量和表面亲水性能等随之提高,远程位置28 8cm 样品表面保留的HEMA 单体的羟基结构最多,接触角下降至18.6 。

关键词:远程等离子体聚合;甲基丙烯酸羟乙酯;聚丙烯;表面亲水改性中图分类号:T Q 325.1+4 文献标识码:A 文章编号:1000 7555(2010)07 0071 03收稿日期:2009 06 03基金项目:国家973计划资助项目(2009CB623404);国家自然科学基金资助项目(20476045)通讯联系人:黄 健,主要从事聚合物膜表面的功能化改性研究, E mail:j huang@等离子体表面处理是聚合物材料表面改性的重要方法,但等离子体的刻蚀与破坏作用往往使改性表面的化学结构具有不确定性[1]。

远程、脉冲及低功率等离子体均可以有效降低等离子体的处理能量并减小等离子体的破坏作用[2]。

提高等离子体放电区与处理区的距离,在两个区域之间放置接地栅,或在样品台上施加偏转电压,均能实现远程等离子体[3]。

HEMA熔融接枝全同聚丁烯-1的研究中期报告
尊敬的老师：
本人正在进行HEMA熔融接枝全同聚丁烯-1的研究，现将中期研究
进展报告如下：
1. 实验材料
本次实验中使用的聚合物为聚丁烯-1（PP）和2-羟基乙基甲基丙烯
酸酯（HEMA）；反应剂为过氧化苯甲酰（BPO）和硫酸亚铁（APS）；
溶剂为苯和二甲基甲酰胺（DMF）。

2. 实验步骤
首先，将PP预处理后分别放入两个反应瓶中，加入75 ml苯和0.05 g BPO，在85°C下反应12 h，制备出两组预处理的PP。

接着，将1 g HEMA加入到DMF中，加入APS，使其溶解后备用。

将预处理好的PP加入到MK2混合反应仪中，升温至160°C并恒温2 h，然后加入DMA溶液，以继续反应6 h。

最后，将反应产物洗涤并干燥，得到HEMA熔融接枝的PP样品。

3. 中期结果
通过红外光谱（FTIR）对样品进行了表征，结果表明成功实现了HEMA熔融接枝PP。

另外，通过热重分析（TGA）发现，接枝后的PP热稳定性降低，但仍在可接受范围内。

4. 后续工作
下一步将进行对样品进行性能测试，包括拉伸性能、热性能等，以
评估HEMA接枝对PP性能的影响。

以上为本人关于HEMA熔融接枝全同聚丁烯-1的中期研究进展报告，谢谢关注。

学年论文题目：NVP聚合物的研究及其应用学院：化学化工学院专业：化学学生姓名：宫铁莉学号：201073010219指导教师：王荣民NVP聚合物的研究及其应用宫铁莉（化学化工学院化教二班）摘要本文综述了N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）分别以均聚、共聚、互穿网络方法等方法制备各种聚合物的研究，及其在医疗、日用化工、食品工业、纺织染整工业等领域中的应用现状。

关键词N-乙烯基吡咯烷酮；聚乙烯基吡咯烷酮；应用N-乙烯基毗咯烷酮(NVP)，是德国BASF公司最先采用乙炔法合成的[1]，至今已有80余年的历史。

近年来NVP在聚合物的研究中大量出现，基于内酰胺类化合物的NVP 在结构中含有一个N原子五元环，并在N原子上连有一个乙烯基团，使NVP的性质具有易聚合和易水解性。

NVP作为单体制备的聚合物具有一些独特的性质，如其均聚产物聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)就是NVP成功应用的一个典型例子[2]。

特别是由于PVP的分子结构类似于简单的蛋白质模型结构，使其具有化学稳定性、优良的生理安全特性、优异的溶解性、成膜性等性能，被广泛地应用于医药、化妆品、食品、印染等行业[3]。

近年来研究人员对NVP的兴趣不断增长，又把NVP的研究扩展到NVP与其它不饱和单体共聚的上，特别是在应用NVP合成聚合物凝胶方面，所合成的聚合物凝胶在药物控制释放、免疫分析、固定化酶、生物大分子提纯和环境刺激响应材料等领域有着广泛的应用[4]。

1 NVP聚合物的合成1.1 均聚反应合成聚合物水凝胶PVP水溶液进行交联或用NVP进行交联聚合都可得到交联聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)凝胶。

线性PVP在交联剂的作用下生成具有一定交联度的PVPP凝胶；用过硫酸盐或双氧水、肼等处理PVP，通过自交联得到轻度交联的PVPP软凝胶；将PVP的水溶液通氮气除氧后经钴源室辐射可得到有交联网络的吸水性凝胶；采用水溶液聚合法，加入交联剂可合成PVPP凝胶[5]。

在不同交联剂存在下以无机盐水溶液为溶剂，以AIBN为引发剂可合成具有不同交联度的PVPP凝胶；在碱金属氢氧化物存在下，将NVP加热到100℃以上，NVP生成双官能团单体然后进行聚合，或在有少量双官能团单体存在下，在100℃以下加热NVP水溶液均可得到高交联PVPP凝胶[6]。

HEMA共聚物水凝胶中水的存在状态
谭帼馨;崔英德
【期刊名称】《膜科学与技术》
【年(卷),期】2004(024)005
【摘要】用过氧化二苯甲酰(BPO)作为引发剂,合成了N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)/甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)和NVP/HEMA/甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚物水凝胶,用差热扫描量热法(DSC)和热重法(TG)对这些亲水凝胶中吸附水的状态进行了研究.结果表明,水凝胶中水的状态大致可分为自由水、可冻结的结合水和非冻结的结合水.不同用量的MMA与NVP和HEMA共聚,溶胀度不同,其吸附水中不同状态水的含量也有所差异,结果表明,随着MMA含量的增加,水凝胶中非冻结结合水的含量也增加.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】谭帼馨;崔英德
【作者单位】广东工业大学轻工化工学院,广州,510080;仲凯农业技术学院,广州,510225
【正文语种】中文
【中图分类】TQ316
【相关文献】
1.水在纤维素水凝胶中的存在状态及对纤维素结晶的影响 [J], 陈风;刘正英;华笋;阚泽;杨鸣波
2.β-环糊精/环氧氯丙烷水凝胶中水的存在状态及其溶胀特性 [J], 刘郁杨;范晓东;曹哲
3.CS-AA-HEMA三元共聚水凝胶的硬度及水的存在状态 [J], 吴国杰;崔英德;张燕
4.N-乙烯吡咯烷酮/甲基丙烯酸-β-羟乙酯/甲基丙烯酸酯共聚物水凝胶中吸附水的状态 [J], 谭帼馨;崔英德
5.NVP共聚物水凝胶中吸附水的性能研究 [J], 崔亦华;崔英德;郭建维;赵伟;易国斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

在聚合物微球HEMA P NVP表面接枝聚合甲基丙烯酸的研究付红艳高保娇*(中北大学化学工程系太原030051)摘要采用悬浮聚合法制备了甲基丙烯酸羟乙酯与N2乙烯基吡咯烷酮的交联共聚微球;接着用甲基丙烯酰氯对交联微球进行了表面化学改性,将可聚合双键引入微球表面,制得了改性微球;然后,用/接出0法实施了甲基丙烯酸(MAA)在改性微球表面的接枝聚合,得到了接枝微球。

用红外光谱法对几种微球的化学结构进行了表征,使用扫描电镜观察了形貌;考察了对M AA接枝聚合的主要影响因素。

结果表明,交联微球在表面改性后,可顺利地实现MA A在微球表面的接枝聚合;在接枝聚合过程中,微球表面所产生的接枝聚合物层会形成动力学位垒,反应12h后接枝度不再变化,且在接枝度2温度与接枝度2引发剂用量曲线上出现最高点;接枝聚合适宜的反应温度为70e,引发剂用量为单体质量的013%。

对碱性蛋白的吸附性能的观察表明,在氢键与静电相互作用的协同作用下,接枝微球对溶菌酶具有很强的吸附能力。

关键词甲基丙烯酸羟乙酯N2乙烯基吡咯烷酮聚合物微球甲基丙烯酸接枝聚合S tudies on Graft Polymerization of Methacrylic Acid on Surfacesof Copolymeric Microspheres NVP P HEMAFu Hongyan,Gao Baojiao*(Department of Chemical Engineering,North U niversity of China,Taiy uan030051)Abstr act The crossli nking copoly merizati on of22hydro xyethyl methacrylate and N2vinylpyrro lidone were performed wi th suspensio n polymerizatio n method,resulting in the crosslinked microspheres.It was chemically modified with methacryloyl chloride to introduce polymerizable double bonds.Then,the graft poly merization o f methacrylic acid(M AA) on the surfaces o f modified micro sp heres was conducted by adop ting/grafting fro m0method.The chemical structures and morpholo gy o f the vario us microspheres were characterized by FTIR and SEM.The facto rs influenced the g raft poly merizatio n were investigated.The results sho wed that methacrylic acid can be grafted favo rably on the modified microspheres.During the graft polymerizatio n process,the lay er of grafted poly mer will fo rm a kinetics barrier which leads to no lo nger varying of the grafting degree o f PMA A after12h and appear a maximum o n the relatio nship curves o f the grafting degree vs temperature and v s amount of initiato r.For this graft poly merization system,the suitable temperature and amount of the initiator are70e and013%of the monomer mass,respectively.The test of the adso rptio n ability of the grafted microspheres tow ards model basic protein lyso zyme indicated that the microspheres po ssess very strong adsorptio n ability for ly sozyme due to co operativ e effect of the hydrogen bond and electro static interactio n.Keywor ds22Hydroxyethyl methacrylate,N2Vinylpyrrolido ne,Poly meric micro spheres,Methacrylic acid,G raft polymerization随着生命科学研究的发展,具有生物相容性的聚合物材料在生物、医药学领域的应用,显得越来越重要。

hema 阻聚剂-回复Hema阻聚剂：为何它成为涂料行业的热门选择引言：涂料行业一直是化学领域的关键部门之一。

为了提高涂料的性能和质量，化学家们不断研发新的添加剂。

在这些添加剂中，Hema阻聚剂因其卓越的特性和多功能应用而成为涂料行业的热门选择。

本文将一步一步回答，为何Hema阻聚剂得到如此广泛的应用。

第一步：了解Hema阻聚剂首先，让我们了解一下Hema阻聚剂是什么。

Hema阻聚剂是一种聚合物添加剂，其通常以无色无味的液体形式存在。

该添加剂主要由聚氧乙烯辛二醇醚酮和一氧化氮氧化聚合而成，它具有高度原子可润湿性和表面张力，可以有效地阻止涂料粘附在一起。

第二步：研究Hema阻聚剂的特性接下来，让我们研究一下Hema阻聚剂的特性。

Hema阻聚剂具有多项优异的性能，其中包括：1. 微乳化稳定性：Hema阻聚剂能够使涂料中的颗粒分散均匀，避免颗粒聚集，从而保持涂层的平滑度和光泽度。

2. 流动性：Hema阻聚剂具有良好的流动性，能够使涂料更容易涂抹和涂覆，提高涂层的均匀度。

3. 抗污染性能：正因为Hema阻聚剂的高度原子可润湿性，它可以阻止污染物沉积在涂料表面，从而保持涂层的清洁与美观。

4. 环境友好：Hema阻聚剂不含有机溶剂和挥发性有机化合物，具有较低的挥发性和毒性，符合环境保护要求。

第三步：探讨Hema阻聚剂的应用领域Hema阻聚剂在涂料行业有着广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：1. 家具和木工：Hema阻聚剂可以用于家具和木工涂料中，帮助涂层达到光滑、耐磨和抗污染的效果，提高家具和木工制品的品质。

2. 汽车和交通：涂层在汽车和交通行业起着重要作用，Hema阻聚剂可用于汽车面漆和保护涂层中，提供出色的耐久性和美观度。

3. 建筑和建材：Hema阻聚剂能够调节涂料的流动性和平整度，改善涂层的附着力和耐候性，适用于建筑和建材行业。

4. 金属涂装：在金属涂装中，Hema阻聚剂可以提高涂层的抗腐蚀性和硬度，阻止金属表面产生氧化反应，延长涂层寿命。