HEMA基高分子水凝胶开题报告

人教版2020年选修五化学配套练习之合成高分子化合物的基本方法（解析版)1．能源、信息、材料是新科技革命的三大支柱，现有一种叫HEMA的材料，是用来制备软质隐形眼镜的，其结构简式如图，则合成它的单体为（）A．CH3—CH=CH—COOH CH3CH2OHB．HOCH2CH2OHC．CH2=CH—CH2COOH HOCH2CH2OHD．CH3CH2OH【答案】B【解析】【分析】合成可以先合成，据此分析解答。

【详解】A. CH3—CH=CH—COOH与CH3CH2OH发生酯化反应的产物为CH3—CH=CH—COOCH2CH3，发生加聚反应后不能得到，故A错误；B. 和HOCH2CH2OH发生酯化反应的产物为，发生加聚反应后能得到，故B正确；C. CH2=CH—CH2COOH与HOCH2CH2OH发生酯化反应的产物为CH2=CH—CH2COOCH2CH2OH，发生加聚反应后不能得到，故C错误；D. 与CH3CH2OH发生酯化反应的产物为，发生加聚反应后不能得到，故D错误；答案选B。

2．下列说法不正确的是（）A．油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油B．在一定条件下，苯与液溴、硝酸、硫酸作用生成溴苯、硝基苯、苯磺酸的反应都属于取代反应C．己烷有4种同分异构体，它们的熔点、沸点各不相同D．聚合物()可由CH3CH＝CH2和CH2＝CH2加聚制得【答案】C【解析】【详解】A、油脂水解生成高级脂肪酸和甘油，碱性条件下，高级脂肪酸和碱反应生成高级脂肪酸盐和水，即油脂在碱性条件下水解生成甘油和高级脂肪酸盐，该反应为皂化反应，选项A正确；B、苯与液溴、硝酸、硫酸作用生成溴苯、硝基苯、苯磺酸，苯中的H分别被溴、硝基、磺酸基取代，则均为取代反应，选项B正确；C、己烷有五种同分异构体，其碳链结构分别为、、、、，己烷的同分异构体为不同物质，所以其熔沸点不同，且含有支链越多其熔沸点越低，选项C不正确；D、主链只有C，为加聚产物，则聚合物（）可由单体CH3CH=CH2和CH2=CH2加聚制得，选项D正确；答案选C。

hema水凝胶的制备引言：水凝胶是一种高分子材料，具有吸水性能和可调节的凝胶化特性，在医药、生物工程和环境保护等领域有着广泛的应用前景。

其中，HEMA水凝胶以其良好的生物相容性和可控的物理性能受到了广泛关注。

本文将介绍HEMA水凝胶的制备方法及其应用。

一、HEMA水凝胶的制备方法1. 材料准备：制备HEMA水凝胶的基本材料为2-羟乙基甲基丙烯酸（HEMA）、交联剂、引发剂等。

其中，HEMA为主要的单体，交联剂用于控制水凝胶的交联度，引发剂用于引发聚合反应。

2. 水凝胶的制备过程：（1）称取一定比例的HEMA和交联剂，加入适量的溶剂中。

常用的溶剂有甲醇、乙醇等。

溶剂的选择应根据HEMA的溶解度、毒性和成本等因素进行评估。

（2）将溶液搅拌均匀，使单体和交联剂充分溶解。

（3）向溶液中加入适量的引发剂，搅拌均匀。

引发剂的选择应根据所需的聚合反应速率和温度进行优化。

（4）将溶液倒入模具中，待反应一定时间后，水凝胶即可形成。

（5）取出水凝胶，经过洗涤和干燥处理，得到最终的HEMA水凝胶。

3. 水凝胶的交联度控制：水凝胶的交联度是指凝胶中交联物质的含量，直接影响凝胶的物理性能。

交联度较高的水凝胶具有较高的强度和较低的吸水性能，交联度较低的水凝胶则相反。

通过控制交联剂的用量和引发剂的种类和用量，可以调节水凝胶的交联度。

二、HEMA水凝胶的应用1. 医药领域：HEMA水凝胶具有良好的生物相容性和可控的物理性能，在医药领域有着广泛的应用。

例如，可以制备成人工角膜、软骨修复材料、缓释药物载体等。

由于其高度透水性和生物相容性，可以在眼科手术中用作人工角膜，以恢复患者的视力。

2. 生物工程领域：HEMA水凝胶在生物工程领域也有着重要的应用。

由于其具有可调节的凝胶化特性，可以用于细胞培养和组织工程等方面。

例如，可以将细胞悬浮于HEMA水凝胶中，形成生物打印的构建块，进而构建出复杂的人工组织结构。

3. 环境保护领域：HEMA水凝胶在环境保护领域的应用也越来越受到关注。

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 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[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。

水凝胶的制备与应用研究的开题报告一、选题背景及意义水凝胶是一种新型材料，随着科技的不断进步，其应用范围也越来越广泛。

水凝胶的制备及其应用的研究已经成为当今材料领域的热点之一。

水凝胶具有优良的吸水性、保水性、稳定性、透气性等特征，其应用前景无限。

目前，水凝胶被广泛应用于农业、医疗、环境保护等领域。

在农业方面，水凝胶可以用于改善土壤质量、提高植物的生长速度和产量；在医疗方面，水凝胶可用于治疗烧伤、创面愈合和牙齿修复等；在环境保护方面，水凝胶可用于吸附海洋污染物等。

因此，水凝胶的制备与应用研究具有重要的价值。

二、研究目的本研究旨在通过水凝胶的制备及性能研究，探究其物理化学特性及应用范围，为水凝胶的进一步开发利用提供理论基础与实验依据。

三、研究内容（1）水凝胶的制备方法研究：选取适当的原料、添加剂，探究不同制备条件对水凝胶成品性能的影响，寻找制备高质量水凝胶的最佳条件。

（2）水凝胶的表征与性能研究：采用物理化学手段对水凝胶的物理与化学特性进行表征分析，探究其吸水、保水、透气等性能，为水凝胶的应用提供理论依据。

（3）水凝胶的应用研究：研究水凝胶在农业、医疗、环境保护等领域的具体应用效果，寻找其优化应用方法，提高应用效率。

四、研究方法（1）实验方法：主要采用试验研究的方法，通过实验设计与数据统计，探究不同制备条件对水凝胶性能的影响，对水凝胶的物理化学特性进行表征与分析，并研究其在不同应用领域的具体应用效果。

（2）文献调研：通过查阅国内外相关文献，了解水凝胶的发展历程及应用研究现状，为本研究提供理论基础与实验依据。

五、预期结果（1）掌握水凝胶的制备方法及影响因素，找到最佳制备条件。

（2）对水凝胶的物理化学特性进行表征，明确其吸水、保水、透气等性能。

（3）研究水凝胶在农业、医疗、环境保护等领域的具体应用效果，提高其应用效率。

硅水凝胶隐形眼镜材料的合成与性能研究王延龙【摘要】以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、N-乙烯基毗咯烷酮(NVP)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为单体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过本体聚合反应合成新型硅水凝胶角膜接触镜.考察了各单体配比、反应温度等对聚合的影响.结果表明,当反应温度为90℃,反应时间为2h,V(HEMA):V(NVP):V(KH-570) =8∶ 1∶1时,合成的隐形眼镜透氧量(DK/t)达到64.0×10-9(cm3O2·cm)/(cm2·s·mmHg),含水量38％,透光率95.5％以上.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(043)002【总页数】3页(P316-318)【关键词】甲基丙烯酸羟乙酯;本体聚合;硅水凝胶;透氧量【作者】王延龙【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ325.7目前，市场上为大众所接受的仍是由水凝胶聚合物制备而成的软性隐形眼镜，它的透氧性与其含水量成正比，传统水凝胶的最大透氧率为40 DK。

但是，材料本身的水分会因蒸发而流失，进而吸收泪液以保持原有含水量，以至造成双眼脱水干涩，如果提高含水量则会降低材料的机械性能［1-2］。

硅水凝胶是一种具有亲水性的有机高分子材料，呈“蜂窝状”结构，可通过有机硅相和水凝胶相两种通道输送氧气，从而具有更高的氧气透过性能，可用于制造高档隐形眼镜。

硅水凝胶与传统水凝胶相比，完美的解决了高透氧性和低含水润湿性不能共存的问题。

因为硅是一种具有较好透氧能力的物质，使氧气能通过双重途径通过隐形眼镜而达到眼部。

另外，有机硅的加入，也同时起到了增强材料机械性能的作用［3］。

因此，对于长时间佩戴隐形眼镜者及容易眼干者，硅水凝胶隐形眼镜有着巨大的优势。

当前对于高透氧性硅水凝胶材料的研究已经发展了三代，多数上市的产品为国外品牌，例如视康、博士伦、强生等，且产品价格较高。

高分子水凝胶综述摘要在这篇综述中，笔者以高分子水凝胶为探究的领域，围绕其产生、发展、应用等诸方面，浅层次地加以论述。

论文大体的探讨方式是这样：首先以高分子水凝胶的出现为基点，考察其定义的由来以及与吸水树脂之间的关系；然后以高分子水凝胶潜在应用价值的属性为导向线，对其进行分类，讨论相应的制备方法和水凝胶性能各类表征方法；接着突出强调环境敏感性水凝胶的制备及响应原理；而水凝胶实际应用及缺陷则作为最后系统概括。

关键词：高分子水凝胶应用性能制备产生、定义与比较高分子水凝胶的合成可以追溯到20世纪50年代后期，Wichterle和Lim合成了第一个医用甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）水凝胶[1]。

对于高分子水凝胶的定义，各个文献报道的都很接近，即由带有化学或物理交联的亲水性高分子链形成的三维固体网络[2]，在水环境下高分子水凝胶能够发生吸水溶胀，甚至有的吸水能超过其自重好多倍（图1）图1凝胶吸水溶胀前与溶胀后的比较（左侧为吸水溶胀后，右侧为吸水溶胀前）同时，笔者发现，高分子水凝胶与吸水树脂之间的关联需要被加以认知。

吸水树脂本身就是一种新型功能高分子材料，具有亲水基团，能吸收大量水分而又能保持水分不外流。

当水分子通过扩散作用及毛细作用进入到树脂中时，形成的树脂即称为高分子水凝胶。

也就是说，吸水树脂是高分子水凝胶的前身，且当树脂经吸水后才成为水凝胶。

此外，对于高分子水凝胶的吸水并且保水的机理也需要加以阐述。

从化学结构上来分析，凝胶是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。

在凝胶的交联网格里，必然存在很多疏水性基团朝外，亲水性基团朝里的结构，在这样的结构下，亲水性基团与水分子以氢键等方式进行结合，疏水性基团在外头形成的屏障可以有效地间隔不同的内亲水网格，起到容纳水分子容器的作用（图2）。

OOH R O H R OO H R O OH RO OH R O OHR OOH OHH图2 凝胶保持水分子示意图图2中，右下侧的疏水性基团是朝内的，这表明凝胶亲水性网格结构内部也是含有非亲水性基团的；而水分子与亲水链上的氧之间形成了氢键。

第1篇一、实验目的1. 了解水凝胶的基本概念、分类及特性。

2. 掌握水凝胶的制备方法，包括交联剂的选择、交联条件等。

3. 学习水凝胶的性能测试方法，如溶胀率、力学性能、溶胀动力学等。

4. 分析水凝胶在不同应用领域的应用前景。

二、实验原理水凝胶是一种具有三维网络结构的聚合物材料，具有高水含量、一定力学性能和良好生物相容性等特点。

水凝胶的制备通常采用交联剂使聚合物分子链发生交联，形成三维网络结构。

根据交联方式的不同，水凝胶可分为物理交联水凝胶和化学交联水凝胶。

三、实验材料、用具及试剂1. 材料：聚乙烯醇（PVA）、交联剂（乙二醛、戊二醛等）、NaOH、蒸馏水等。

2. 用具：磁力搅拌器、电子天平、烧杯、滴定管、锥形瓶、移液器、烘箱、冰箱等。

3. 试剂：PVA、交联剂、NaOH、氯化钠、氯化钙、盐酸等。

四、实验步骤1. 准备PVA溶液：称取一定量的PVA，加入适量的蒸馏水，在磁力搅拌器上加热溶解，待溶液冷却至室温。

2. 配制交联剂溶液：根据实验要求，配制一定浓度的交联剂溶液。

3. 制备水凝胶：将PVA溶液与交联剂溶液混合均匀，倒入培养皿中，放入烘箱中干燥至一定程度，取出后放入冰箱中冷藏。

4. 性能测试：a. 溶胀率测试：将水凝胶放入一定浓度的盐溶液中，在一定温度下浸泡一定时间，取出后称量，计算溶胀率。

b. 力学性能测试：将水凝胶在电子万能试验机上拉伸，记录断裂强度和断裂伸长率。

c. 溶胀动力学测试：将水凝胶放入一定浓度的盐溶液中，在不同时间取出，测量其溶胀率。

五、实验结果与分析1. 溶胀率测试：根据实验数据，计算出不同交联剂和不同温度下的溶胀率，分析溶胀率与交联剂、温度等因素的关系。

2. 力学性能测试：根据实验数据，分析水凝胶的断裂强度和断裂伸长率与交联剂、温度等因素的关系。

3. 溶胀动力学测试：根据实验数据，分析水凝胶的溶胀速率与交联剂、温度等因素的关系。

六、实验结论1. 水凝胶的制备方法简单，通过选择合适的交联剂和交联条件，可以制备出具有良好性能的水凝胶。

hema水凝胶的制备原理
Hema水凝胶是一种具有优异吸附性能的材料，广泛用于湿度控制、环保、食品保鲜等领域。

这种材料的制备原理比较简单，主要分为三个步骤。

第一步，制备交联网络。

将2-羟乙基甲基丙烯酸（HEMA）自由基单体，交联剂和引发剂混合后在水溶液中反应，生成交联网络。

HEMA 是一种具有亲水性的单体，能够在水溶液中稳定地存在，并且具有较强的吸水性能。

而交联剂能够在HEMA分子间形成交联点，增加材料的物理强度和吸附能力。

引发剂能够引发聚合反应的发生，形成交联网络。

第二步，表面改性。

将交联网格上的羧基部分中和，使得材料表面呈现出正电荷，从而增强其对负离子的吸附能力。

同时，通过添加不同的官能团化合物对材料进行化学修饰，实现对特定微量物质的吸附。

第三步，成型。

通过冻干或浸塑等方法进行成型，使得材料具备一定的机械强度，并且便于在具体应用中使用。

总的来说，HEMA水凝胶的制备原理相对简单，但其吸附能力和选择性非常高，具备很大的应用潜力。

未来，可以通过调整制备条件和改
进材料结构，不断拓展其应用范围，为我们的生活和环境提供更好的服务。

水凝胶开题报告怎么写水凝胶开题报告怎么写一、引言水凝胶是一种具有广泛应用前景的材料，具有高吸水性、可控释放性和生物相容性等优点，被广泛应用于生物医学、环境治理和食品工业等领域。

本文旨在探讨水凝胶开题报告的写作方法和结构，希望能为相关研究者提供一些参考。

二、研究背景在这一部分，我们可以从以下几个方面来论述水凝胶的研究背景：1. 水凝胶的定义和特性：简要介绍水凝胶的定义、结构和特性，引出研究的必要性。

2. 水凝胶的应用领域：列举水凝胶在生物医学、环境治理和食品工业等领域的应用案例，说明其重要性和潜在市场需求。

3. 研究现状：回顾已有的研究成果，指出目前的研究存在的不足和待解决的问题，为本研究的意义和创新点做铺垫。

三、研究目标和意义在这一部分，我们可以明确阐述本研究的目标和意义：1. 研究目标：明确本研究的具体目标，例如改进水凝胶的制备方法、提高其吸水性能等。

2. 研究意义：论述本研究的重要性和应用前景，例如可以提高医疗敷料的吸附能力，改善环境水体的净化效果等。

四、研究内容和方法在这一部分，我们可以详细描述本研究的内容和研究方法：1. 研究内容：列举本研究的具体内容，例如水凝胶的制备、表征和性能测试等。

2. 研究方法：详细介绍本研究所采用的实验方法和理论分析方法，例如溶胶凝胶法制备水凝胶、扫描电子显微镜观察水凝胶的微观结构等。

五、预期结果和创新点在这一部分，我们可以预测本研究的预期结果和创新点：1. 预期结果：根据研究内容和方法，预测本研究可能得到的结果，例如制备出具有优异吸水性能的水凝胶材料。

2. 创新点：说明本研究的创新之处，例如改进了传统水凝胶制备方法，提高了水凝胶的吸附能力等。

六、研究计划和进度安排在这一部分，我们可以详细规划本研究的计划和进度安排：1. 研究计划：列举本研究的各个阶段和具体任务，例如制备水凝胶、表征水凝胶的物理化学性质等。

2. 进度安排：根据研究计划，制定合理的时间表和进度安排，确保研究能够按时进行。

含磷脂胆碱新型水凝胶的制备及性能初探周晓蓓;陈元维;罗娟;罗祥林【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2008(039)005【摘要】用具有高亲水性和优良生物相容性的磷脂胆碱化合物改性HEMA/NVP,制备新型角膜接触镜水凝胶,并初步探讨其对水凝胶性能的影响.在光引发剂IRGACURE2959作用下,以HEMA和NVP为主要单体,加入一定量的2-甲基丙烯酰氧乙基-2'-三甲胺乙基磷酸酯·内盐(MPC),紫外光引发自由基聚合制备PHEMA/NVP-MPC水凝胶.得到的水凝胶在红外光谱(FTIR)中呈现了磷酰胆碱结构特征吸收峰.当MPC含量由0增加至5%时,平衡含水率由48.32%提高到53.66%,透光率由36.55%提高到98%以上,抗张强度在0.76～0.35MPa之间.采用磷脂胆碱改性HEMA/NVP制得新型水凝胶,平衡含水率和透光率得到显著改善,可能成为角膜接触镜材料的新选择.【总页数】3页(P838-840)【作者】周晓蓓;陈元维;罗娟;罗祥林【作者单位】四川大学,高分子科学与工程学院,四川,成都,610064;四川大学,高分子科学与工程学院,四川,成都,610064;四川大学,高分子科学与工程学院,四川,成都,610064;四川大学,高分子科学与工程学院,四川,成都,610064;四川大学,高分子科学与工程重点实验室,四川,成都,610064【正文语种】中文【中图分类】O632.52;O633.2【相关文献】1.含二硫键铵盐交联水凝胶的制备及其性能研究∗ [J], 余丽丽;姚琳;尤静;梁飞;白林奎2.含冠醚基团水凝胶的辐射制备及其对锂离子的响应性能 [J], 刘思琪;曹朋飞;彭静;李久强;翟茂林3.含药聚氧化乙烯共聚水凝胶膜的制备及其性能研究 [J], 杨占山;朱南康;杨淑琴4.含胺功能化碳纳米管的壳聚糖/β-甘油磷酸钠水凝胶膜的制备及性能评价 [J], 李佳;苏珊珊;张雅;方贺;陈文5.辐射交联制备含白芷香豆素的水凝胶及其性能研究 [J], NI Maojun;PENG Chaorong;ZHANG Xiaobin;WANG Jingxia;CHEN Zhuping因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

水凝胶研究背景及意义
水凝胶是一种高分子化合物，因其在水中可以形成稠膏状或弹性丝状而得名，具有多种应用领域，如医用敷料、烟草滤嘴、保湿器材、食品保鲜等。

水凝胶研究的背景在于，随着人们对生活品质的要求越来越高，对高效、环保、可持续的产品需求也越来越大。

水凝胶作为一种新型材料，在满足环保、可持续等要求的同时，还具有良好的物理化学性质，逐渐成为国内外研究热点。

水凝胶的研究意义在于，其用途广泛，可以应用于医疗、环保、食品、化妆品等不同领域，而研究和发展水凝胶材料不仅可以改善人们的生活质量，同时也可以促进我国高分子材料技术的发展。

同时，水凝胶具有良好的保湿性能，有助于减少水资源浪费，减轻环境压力。

因此，水凝胶的研究在未来将会有更加广泛和深远的影响。

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
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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。