下载文档原格式
壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶的制备及其柔性传感器的应用研究引言：水凝胶作为一种具有高度保水性和可调节性质的材料，近年来在柔性传感器领域得到了广泛的关注。
其中，壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶因其生物相容性和可调节性能而成为研究的热点。
本文将重点探讨壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶的制备方法及其在柔性传感器中的应用研究。
一、壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶的制备方法1.1 材料准备壳聚糖是一种天然来源的多糖，具有良好的生物相容性和可降解性。
聚丙烯酸是一种合成聚合物，具有优异的水吸附性和溶胀性。
在制备壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶前，需要准备适量的壳聚糖和聚丙烯酸。
1.2 制备方法将适量的壳聚糖溶解在醋酸溶液中，待完全溶解后加入聚丙烯酸溶液中，充分搅拌使两种溶液均匀混合。
然后，将混合液滴加入盛有交联剂的甘油溶液中，耐心等待凝胶形成。
最后，用去离子水进行洗涤，去除多余的盐类和其他杂质，得到最终的壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶。
二、壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶的特性2.1 柔性与可调节性壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶具有良好的柔性，可以根据需要进行拉伸、压缩等形变变化，不易断裂。
同时，水凝胶的性质可以通过改变壳聚糖与聚丙烯酸的比例和交联剂的添加量来进行调节。
2.2 高度保水性水凝胶因其大量的孔隙结构和优异的水吸附性能，具有出色的保水性。
它可以吸收周围环境中的水分，并能在一定程度上固定水分，有效维持物体的湿润度。
2.3 生物相容性壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶具有良好的生物相容性，不会对人体产生剧烈的免疫反应和毒性作用。
因此，在医学领域，可以将其应用于人体组织工程、药物缓释等方面。
三、壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶在柔性传感器中的应用研究3.1 压力传感器将壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶作为敏感材料，制备柔性压力传感器。
当外界施加压力时，水凝胶会发生形状变化，导致电阻的改变。
通过测量电阻的变化，可以准确地感知外界压力的大小。
3.2 拉伸传感器利用壳聚糖与聚丙烯酸结合的水凝胶的柔性和可调节性，制备柔性拉伸传感器。
不同条件制备聚丙烯酸水凝胶的结构与性能张金玉;曲德智;王舒羽【期刊名称】《广西科技大学学报》【年(卷),期】2024(35)2【摘要】采用乳液聚合方法将引发剂过硫酸铵(APS)和乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)制备出聚丙烯酸树脂乳液,再加入不同条件交联剂固化成聚丙烯酸(PAA)水凝胶,并探究使用紫外固化和热固化2种不同固化方式及不同固化时间对PAA水凝胶性能的影响。
通过氮气等温吸脱附曲线测试(Brunauer-Emmet-Teller,BET)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、热失重分析(thermogravimetric analysis,TGA)、溶胀度、力学测试等方法,对水凝胶的性能进行表征分析。
结果表明,形成的PAA水凝胶主要为片状颗粒材料,在紫外固化20 min条件下,其孔径主要分布在2~4 nm;且在热固化条件下,当交联剂质量浓度为0.06、0.07 g/mL时PAA水凝胶溶胀度可达到667%,在交联剂质量浓度为0.09 g/mL时拉伸强度可达到60 k Pa。
综上所述,对比紫外固化和热固化2种方法以及不同条件交联剂下制备的PAA水凝胶的差异,对理解和优化PAA水凝胶的制备具有一定的指导意义。
【总页数】8页(P103-110)【作者】张金玉;曲德智;王舒羽【作者单位】广西科技大学生物与化学工程学院;广西糖资源绿色加工重点实验室(广西科技大学)【正文语种】中文【中图分类】TQ427.26【相关文献】1.非黄变多异氰酸酯合成光固化聚氨酯丙烯酸酯的研究[摘要用4种非黄变多异氰酸酯和2种羟基丙烯酸酯制备了一系列可紫外光(UV)固化的聚氨酯丙烯酸酯预聚物,用于配制白铁皮用的UV固化涂料.研究了多异氰酸酯和羟基内烯酸酯的结构,预聚物组成和稀释剂含量对预聚物性能的影响.2.一步法制备高强度自修复聚丙烯酸/聚烯丙基胺聚电解质水凝胶及其性能研究3.两亲性氧化石墨烯/聚(丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯)复合水凝胶的制备及介质调控的摩擦学性能研究4.聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/壳聚糖水凝胶涂层改性聚偏氟乙烯膜的制备及其性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
聚丙烯酰胺水凝胶的制备聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是一种重要的水溶性高分子聚合物，具有优异的吸水性和保水性能，因此被广泛应用于许多领域，如水处理、石油开采、土壤改良等。
本文将介绍聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法及其应用。
一、制备方法聚丙烯酰胺水凝胶的制备主要分为三个步骤：聚合反应、共聚合反应和交联反应。
1.聚合反应：首先，将丙烯酰胺单体与过硫酸铵等引发剂溶解在水溶液中，生成聚合反应体系。
然后，在适当的温度下，引发剂开始引发聚合反应，形成聚丙烯酰胺链。
聚合反应时间一般为数小时，待反应完成后，得到聚丙烯酰胺溶液。
2.共聚合反应：为了改善聚丙烯酰胺的性能，可以在聚合反应中加入其他单体进行共聚合。
常用的共聚单体有丙烯酸、丙烯酸钠等。
共聚合反应与聚合反应类似，只是在聚合反应体系中加入了共聚单体，并进行相应的引发反应。
3.交联反应：为了增加聚丙烯酰胺的稳定性和强度，需要进行交联反应。
交联反应可以通过添加交联剂进行，在适当的条件下，交联剂与聚合物发生反应，形成交联结构。
常用的交联剂有二甲基亚砜、甲醛等。
交联反应后，聚丙烯酰胺形成水凝胶状。
二、应用领域聚丙烯酰胺水凝胶具有优良的吸水性和保水性能，因此在许多领域得到广泛应用。
1.水处理：聚丙烯酰胺水凝胶可以用作污水处理剂，能够净化水质、去除悬浮物和重金属离子等。
其吸附能力强，可以将污水中的有害物质吸附在水凝胶上，从而实现水的净化。
2.石油开采：聚丙烯酰胺水凝胶可以用作驱油剂，能够提高原油采收率。
其具有较强的吸附能力，可以吸附在岩石孔隙中，阻止原油的流动，从而增加驱油效果。
3.土壤改良：聚丙烯酰胺水凝胶可以用作土壤改良剂，能够提高土壤保水性和保肥性。
其具有良好的吸水性能，可以吸收大量的水分，并将水分释放给植物根系，从而提高植物的生长。
4.医药领域：聚丙烯酰胺水凝胶可以用于制备药物载体，用于控制药物的释放速率和提高药物的稳定性。
其具有良好的生物相容性，可以与生物体组织相容，不会引起副作用。
聚丙烯酸与金属离子交联凝胶的合成与性能调控引言：聚丙烯酸与金属离子交联凝胶是一种重要的功能性材料，具有广泛的应用领域。
它们可以通过合成方法的调控和性能参数的改变来实现对凝胶的特定性能调控。
本文将介绍聚丙烯酸与金属离子交联凝胶的合成方法及性能调控的研究现状，并讨论其在不同领域中的应用前景和挑战。
一、聚丙烯酸与金属离子交联凝胶的合成方法1. 自由基聚合法自由基聚合法是一种常用的聚丙烯酸与金属离子交联凝胶的合成方法。
它包括单体选择、引发剂选择以及反应条件等方面的控制。
在溶液中，通过引发剂的作用，单体聚丙烯酸形成具有自由基的中间体，然后与金属离子发生交联反应，形成凝胶。
这种方法具有操作简单、成本低廉的优势。
2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种通过溶胶与凝胶之间的相互转化来合成聚丙烯酸与金属离子交联凝胶的方法。
首先，通过溶胶制备一个稳定的分散体系，然后通过适当的条件控制凝胶的凝聚过程，在溶胶中形成颗粒状凝胶体系。
这种方法可以通过调控溶胶和凝胶的浓度、pH值、溶剂选择等来控制凝胶的微观结构和宏观性能。
二、聚丙烯酸与金属离子交联凝胶性能调控的研究现状1. 结构调控聚丙烯酸与金属离子交联凝胶的结构特点对其性能具有重要影响。
通过合理选择单体结构和交联剂种类，可以调控凝胶的孔隙结构、孔径分布以及孔隙连通性等，从而影响凝胶的吸附性能、机械强度以及渗透性等。
2. 功能调控聚丙烯酸与金属离子交联凝胶不仅具备物理结构的调控能力，还可以通过对功能化单体和交联剂的引入来实现对凝胶功能性能的调控。
例如，引入含有特定官能团的单体，可以制备具有吸附、催化、脱水等特定功能的凝胶材料。
3. 温度和pH响应性能调控聚丙烯酸与金属离子交联凝胶的温度和pH响应性能是实现对凝胶行为调控的重要手段。
通过选择具有温度或pH响应性的单体和交联剂，并调控交联结构和相互作用强度，可以实现凝胶的温度敏感性和pH响应性能，并用于智能传感器、药物释放等领域。
三、聚丙烯酸与金属离子交联凝胶的应用前景和挑战1. 应用前景聚丙烯酸与金属离子交联凝胶具有广泛的应用前景。
聚丙烯酰胺水凝胶的制备引言：聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称PAM）是一种高分子化合物，具有良好的吸水性和增稠性能，在许多领域得到广泛应用。
其中，聚丙烯酰胺水凝胶因其独特的凝胶特性而备受关注。
本文将介绍聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法和其在实际应用中的潜力。
一、材料准备制备聚丙烯酰胺水凝胶的前提是准备好所需的原材料。
首先，需要聚丙烯酰胺粉末，这是制备水凝胶的基础。
其次，还需要一种交联剂，常用的交联剂有二甲基亚砜（DMSO）和甲醛（HCHO）。
此外，还需要溶剂，常用的溶剂有水和有机溶剂，如乙酸乙酯或氯仿。
二、制备过程1.称取一定量的聚丙烯酰胺粉末，并加入适量的溶剂中。
溶剂的选择取决于具体的实验要求，通常使用水作为溶剂。
2.搅拌混合聚丙烯酰胺粉末和溶剂，直至完全溶解。
可以使用磁力搅拌器或机械搅拌器来加快混合的速度。
3.在搅拌的同时，逐渐加入交联剂。
交联剂的加入量需要根据实验要求和所需的凝胶性能来确定。
需要注意的是，交联剂的过量使用会导致凝胶的质量下降，因此需要控制好交联剂的用量。
4.继续搅拌混合一段时间，直至聚丙烯酰胺完全交联形成凝胶。
搅拌的时间和速度可以根据实验要求进行调整。
三、实际应用聚丙烯酰胺水凝胶在许多领域都有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：1.土壤改良：聚丙烯酰胺水凝胶可以在农业领域用于土壤改良。
将水凝胶添加到土壤中可以提高土壤的保水能力和肥料的利用率，从而提高作物的产量和质量。
2.水处理：聚丙烯酰胺水凝胶可以作为净水剂，用于水处理过程中的悬浮物和污染物的去除，从而提高水质。
3.药物传递：聚丙烯酰胺水凝胶可以用于药物的传递。
通过将药物包裹在水凝胶中，可以延缓药物的释放速度，提高药效。
4.组织工程：聚丙烯酰胺水凝胶在组织工程中也有广泛的应用。
水凝胶可以提供细胞生长和分化所需的支持结构，并可以调控细胞的形态和功能。
结论：聚丙烯酰胺水凝胶作为一种重要的功能材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。
聚丙烯酸的合成方法及性质研究进展摘要：聚丙烯酸是一种重要的高分子材料，具有广泛的应用领域。
本文通过对聚丙烯酸的合成方法和性质进行研究，总结了目前聚丙烯酸的合成方法，探讨了其重要性质及其在不同领域的应用，为进一步研究和应用提供了参考。
1. 引言聚丙烯酸是一种重要的合成高分子材料，其具有优良的化学性质和物理性能，在医药、材料科学、环境保护等领域拥有广泛的应用。
本文旨在介绍聚丙烯酸的合成方法以及其性质研究的最新进展。
2. 聚丙烯酸的合成方法2.1 无溶剂聚合法无溶剂聚合法是一种常用的合成聚丙烯酸的方法。
这种方法不需要溶剂，通过在无溶剂条件下进行自由基引发的聚合反应，可以得到高分子量和高交联度的聚丙烯酸。
无溶剂聚合法具有简单、快速、环境友好等优点，因此被广泛应用于聚丙烯酸的制备。
2.2 溶剂聚合法溶剂聚合法是另一种常用的聚丙烯酸合成方法。
该方法使用合适的溶剂，在充分搅拌和调节温度的条件下，将丙烯酸单体与引发剂混合，进行聚合反应。
溶剂聚合法具有反应条件易控制、反应速率可调节等优点，但溶剂的去除和回收是该方法的难点。
2.3 其他合成方法除了无溶剂聚合法和溶剂聚合法，还有其他一些聚丙烯酸的合成方法，如乳液聚合法、悬浮聚合法、封端聚合法等。
这些方法各有优缺点，可以根据具体需求选择合适的合成方法。
3. 聚丙烯酸的性质3.1 结构性质聚丙烯酸是无色或微黄色的固体，具有相对分子质量较大的特点。
其分子结构中含有羧基和丙烯酸单体的重复单元，使得聚丙烯酸具有较高的极性。
3.2 物理性质聚丙烯酸具有优良的热稳定性和可溶性。
它可以在高温下保持化学稳定性，能够在高温条件下使用。
此外，聚丙烯酸也具有良好的溶解性，在水、酒精和酮类溶剂中均能溶解。
3.3 化学性质聚丙烯酸具有良好的亲水性和耐酸碱性。
它可以与水形成水溶液，在酸性和碱性条件下也能保持稳定。
此外，聚丙烯酸还可以与其他化合物发生反应，形成具有特定性能的共聚物。
4. 聚丙烯酸的应用研究进展4.1 医药领域聚丙烯酸在医药领域的应用十分广泛，可用于制备药物控释系统、生物医用材料、组织工程等。
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。
聚丙烯酸水凝胶的化学交联方式及其物理性质研究聚丙烯酸水凝胶是一种新型的聚合物材料，具有广泛的应用前景。
为了改善聚丙烯酸水凝胶的性能，研究其化学交联方式以及物理性质变化变得十分重要。
本文将重点探讨聚丙烯酸水凝胶的化学交联方式以及交联对其物理性质的影响。
在聚丙烯酸水凝胶的制备过程中，化学交联是实现水凝胶特性的关键步骤之一。
目前常用的聚丙烯酸水凝胶化学交联方式有三种：辐射交联、氧化交联和热交联。
首先是辐射交联。
辐射交联是利用高能射线（如γ射线或电子束）照射聚丙烯酸水凝胶，使其分子链之间形成交联结构。
这种交联方式能够在室温下进行，并且交联程度可以根据射线剂量进行调控。
辐射交联的优点是交联速度快，凝胶的机械性能和化学稳定性较好。
然而，辐射交联会引起一定的剂量效应，剂量过高会导致凝胶脆化。
其次是氧化交联。
氧化交联是利用氧化剂（如亚硝基氨等）与聚丙烯酸水凝胶中的亚硫酸酯键发生反应，生成交联结构。
氧化交联需要在一定温度下进行，且反应速度较慢。
氧化交联的优点是反应条件温和，凝胶的交联度可以通过调节氧化剂浓度和反应时间来控制。
最后是热交联。
热交联是通过热处理聚丙烯酸水凝胶，使其分子链通过热挤压相互交联，形成凝胶结构。
热交联需要较高的温度和一定的时间才能完成。
与辐射交联和氧化交联相比，热交联的交联程度较低，但凝胶的热稳定性和力学性能较好。
无论是辐射交联、氧化交联还是热交联，这些化学交联方式都能够显著改善聚丙烯酸水凝胶的物理性质。
首先，化学交联能够提高水凝胶的力学强度和韧性，使其具有更好的抗拉伸、抗压力和耐磨性能。
其次，化学交联使聚丙烯酸水凝胶具有较高的吸水性和保水性，能够将大量水分吸附并保持在凝胶结构内部，提高水凝胶的保湿性能。
此外，化学交联还可以改善水凝胶的热稳定性和化学稳定性，使其在高温或恶劣环境下仍能保持稳定的性能。
总之，聚丙烯酸水凝胶的化学交联方式包括辐射交联、氧化交联和热交联，这些交联方式能够显著改善聚丙烯酸水凝胶的物理性质，包括力学性能、吸湿性能和热稳定性等。
聚丙烯酸水凝胶的制备方法及其应用前景分析聚丙烯酸水凝胶（Polyacrylic Acid Hydrogel）是一种具有水吸附和保湿效果的高分子材料。
它具有很多优点，比如生物相容性好、可调控性强和成本低廉等。
因此，聚丙烯酸水凝胶在医药、生物工程、环境保护等领域有着广泛的应用前景。
聚丙烯酸水凝胶的制备方法主要包括化学交联法、辐射交联法和物理交联法等。
下面将对这些方法进行详细介绍，并分析其应用前景。
化学交联法是制备聚丙烯酸水凝胶最常用的方法之一。
该方法主要是通过化学交联剂将聚丙烯酸分子交联在一起，形成凝胶网络结构。
化学交联法具有交联度可调性和制备环境可控性等优点。
同时，它还可以结合其他功能物质，如纳米材料、药物和细胞等，制备出具有特殊功能的聚丙烯酸水凝胶。
因此，化学交联法在医药领域的应用前景非常广阔，比如用于药物缓释、人工软骨修复和组织工程等方面。
辐射交联法是一种常用的二次交联方法，它主要通过辐射诱导剂刺激来形成凝胶。
与化学交联法相比，辐射交联法具有交联速度快和无残留剂等优点。
此外，辐射交联法还允许在非常规环境下进行凝胶制备，如在空中或水中。
因此，辐射交联法在药物控释、智能材料和生物传感器等方面有着广泛的应用前景。
物理交联法是利用物理相互作用力将聚丙烯酸分子组装成凝胶结构。
这种方法可以通过调节温度、pH值或离子浓度等参数来控制聚丙烯酸水凝胶的结构和性能。
物理交联法具有凝胶形成速度快、操作简单和凝胶可逆性好等优点。
此外，物理交联法还可以结合其他材料制备成复合凝胶，进一步拓展了其应用领域。
因此，物理交联法在组织工程、仿生材料和生物传感等方面具有广阔的应用前景。
聚丙烯酸水凝胶的应用前景非常广阔。
首先，在医药领域，聚丙烯酸水凝胶可以作为药物载体，实现药物的缓释和控释，提高治疗效果。
其次，聚丙烯酸水凝胶还可以用于组织工程领域，如人工软骨修复和组织腔填充等方面。
此外，聚丙烯酸水凝胶还可以用作生物传感器，实现对生物体内某些指标的监测。
聚丙烯酸水凝胶的制备及其在药物控释中的应用研究摘要：聚丙烯酸（PAA）水凝胶作为一种常用的生物材料，在药物控释领域具有广泛的应用前景。
本文主要介绍了聚丙烯酸水凝胶的制备方法，包括化学交联法、物理交联法和纳米凝胶法等。
在药物控释方面，聚丙烯酸水凝胶可以作为载体来实现药物的缓慢释放，达到控制药物释放速率、提高药物疗效和减少药物副作用的目的。
同时，聚丙烯酸水凝胶也可以用于细胞培养、组织工程和生物传感器等领域，具有广阔的应用前景。
关键词：聚丙烯酸；水凝胶；制备方法；药物控释1. 引言聚丙烯酸（PAA）水凝胶是一种水溶性高分子材料，其独特的网络结构使得其在生物医学领域具有广泛的应用前景。
由于其可调控的物理化学性质和生物兼容性，聚丙烯酸水凝胶被广泛应用于药物控释、细胞培养、组织工程和生物传感器等领域。
2. 聚丙烯酸水凝胶的制备方法2.1 化学交联法化学交联法是一种常用的聚丙烯酸水凝胶制备方法。
通常是通过聚合物链上含有活性基团的单体与交联剂反应，形成交联点，从而形成网络结构。
这种方法操作简便，可通过调整交联剂的浓度和反应时间来控制凝胶的交联度和孔隙结构。
2.2 物理交联法物理交联法是一种基于聚丙烯酸的疏水-亲水相互作用的方法。
通过调节pH值或温度来引发聚丙烯酸链的物理交联，形成水凝胶的结构。
这种方法制备的水凝胶具有可逆的凝胶-溶胶转变，可以重复利用。
2.3 纳米凝胶法纳米凝胶法是一种利用纳米材料在聚丙烯酸水凝胶中的分散作用形成水凝胶的方法。
通过将纳米材料稳定地分散在聚丙烯酸溶液中，然后通过调节pH值或其他外部条件来形成凝胶。
这种方法制备的水凝胶具有较小的粒径和较高的稳定性。
3. 聚丙烯酸水凝胶在药物控释中的应用3.1 药物缓慢释放聚丙烯酸水凝胶具有较高的孔隙率和吸水性能，可以将药物吸附或包封在其网络结构中，实现药物的缓慢释放。
聚丙烯酸水凝胶还具有较好的药物稳定性和生物相容性，可以保护药物免受环境影响，提高药物的生物利用度。
综合实验报告题目:聚丙烯酸水凝胶的合成及基本性能的测定A1组聚丙烯酸水凝胶的合成及基本性能测定摘要:交联聚丙烯酸系高分子合成时，先用氢氧化钠碱溶液使丙烯酸部分中和。
再加入引发剂，得到反应液。
并测定吸水率、溶解度等性能，关键词：交联聚丙烯酸系高分子；吸水效率;高吸水性；水凝胶1.前言1.1实验目的通过交联丙烯酸钠高吸水性的合成，掌握其合成方法。
根据对其性能测试，了解影响高吸水树脂的性能因素。
1.2实验原理水凝胶是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。
凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。
交联聚丙烯酸系高分子的合成主要以丙烯酸或丙烯酸酯为单体进行聚合,后者还需在聚合后进行水解,也可以上述单体与丙烯酰胺,丙烯酸酯或醋酸乙烯酯等非离子性单体进行共聚,以调节网络中的亲水和疏水部分。
本实验采用溶液聚合法,通过较高浓度的部分中和的丙烯酸钠自交联.用氧化还原引发剂,合成具有一定交联度的聚丙烯酸钠。
中和度一般控制在50-90%，PH3-9。
单体浓度则必须高于40%，否则无法完成交联；但过高会引起散热问题，易于爆聚。
反映温度过低，难于发生自交联，严重影响性能；而过高则聚合物分子量低且分布宽；一般控制于80-250℃。
1.3性能指标高吸水树脂的性能主要表现在：⑴吸水率及吸水速度；⑵保水性；⑶稳定性；⑷机械强度；⑸增粘性；⑹安全性吸水率是高吸水性树脂的最基本性能指标，即单位重量树脂的饱和吸水量。
除取决于吸水树脂的组成，结构，形态，分子量及交联度外，还受到被吸液体的组成，性质等不同程度的影响，特别是液体中的电解质盐类及PH值的影响很大。
溶液中含有无机盐，或酸（碱）性较强，都使吸水能力显著降低。
因此对于含盐的血液，尿液等的吸水率都比吸纯水率降低。
因为血，尿等含盐类0.9%，故高吸水树脂对0.9%-1%的生理盐水的吸收能力基本可反映对血液及尿的吸收能力，也成为一个重要吸收性能指标。
吸水速度也是一个表示吸水能力的重要性能指标，即单位重量吸水剂在单位时间内吸收的液体体积或重量，可用吸水量与吸水时间的关系曲线来描述。
吸水率,吸水速度的测定多用自然过滤法或纸袋法.前者秤取一份或数份样品,分别在液体中浸泡不同时间乃至饱和,然后用筛网滤去多余液体后称量,后者是将一定量的吸水剂放入纸袋中后浸入液体,每隔一段时间或待饱和后取出称重.保水性是指高吸水树脂吸水后,在自然状态下或在一定压力等条件下水分仍不流失,这是由于吸水后的水凝胶在空气中表面干燥而形成膜,抑制了内部水分进一步分散,同时高吸水树脂吸收的水分与高分子形成的是氢键,蒸发消耗能量比自由水高,因而干燥速度明显下降,可将一定量树脂吸水饱和后的水凝胶放置在一定湿度的大气环境中,通过测定不同时间的重量而得到.高吸水树脂在水中分散后因吸水而形成水凝胶,表观粘度明显增加,可用粘度计测定溶解度的测定可按下述方法进行:将一定量干燥树脂加入一定量纯水中,在50℃下搅拌8小时,过滤得到液体a和水凝胶,用适量丙酮凝集水凝胶后再过滤,得到液体b.将a,b干燥后称重,即为初始树脂样品中可溶部分的重量,与初始树脂样品总重量的百分比即为溶解度高吸水树脂用于医疗卫生及食品包装时,其生物相容性及安全性非常重要.1.4应用及其展望聚丙烯酸系高分子（包含其碱金属盐）由于其骨架上含有大量活性羟基，因而具有亲水性。
其中线型或支链型产物是一种水溶性高分子，可用作聚电解质及絮凝剂，在水处理、土壤改良、石油开采、电化学等领域有所应用；而具有不同交联度的交联型聚丙烯酸系，吸水后不会溶解，而是溶胀成水凝胶，除了用作高分子催化剂（固体酸）、离子交换树脂、吸附性树脂、螯合性树脂，在有机合成、化学分析、物质分离、食品加工及制药等领域广泛应用之外，更因其优越的吸水性能而成为应用最多的合成高吸水性材料，在农林园艺、医疗卫生、建筑装饰、食品及日化等行业都获得了普遍应用。
其中作为应用较多的生物医用材料之一，交联聚丙烯酸系水凝胶可以具有与生理组织相接近的水分含量，聚合所引入的残余单体、引发剂等易于洗去，具有良好的生物相容性，在制造软性接触眼睛、药物释放载体、生物粘附剂、湿布药用基材、软组织相容材料、医疗器械等方面都有良好发展前景。
2.实验材料及方法2.1仪器及原材料2.1.1仪器2.1.2试剂表２试剂2.2实验用量计算丙烯酸C3H4O2 m =60g M=72.06 n1=m/M=60/72.06=0.83mol因为单体浓度=55% m1＊055=60g 所以m1=109g 由此得出配丙烯酸所用的水的质量=109-60=49g V1水=49ml氢氧化钠n= n1＊40%=0.332mol m= n* M= 0.332＊40=13.28g因为单体浓度=35% m=13.28/0.35=37.9g m水=37.9-13.28=24.62g V2水=24.62ml2.3合成过程⑴.天平称取氢氧化钠13.3克。
加入42克水，制成氢氧化钠水溶液。
⑵.称取0.14克过硫酸铵和0.01克亚硫酸钠，分别用少量水溶解。
⑶.在烧杯中称取丙烯酸60克，开动搅拌，滴加⑷.将上述溶液放入大烧杯中，加入甘油2.5毫升。
⑸.升温到40℃后滴加过硫酸铵，亚硫酸钠，随反应体系黏度增大，搅拌困难时停止搅拌。
当反应混合物由白色浑浊凝胶状变成透明时，停止反应。
从聚合开始至3小时反应温度升至70℃。
⑹.将反应物至于烘箱中，180℃干燥2h。
⑺.将干燥树脂研磨成粉末后，用80目筛网过筛，得到两种粉末，颗粒较细的样品为A，另一样品为B，均置于干燥器中保存。
2.4性能测定2.4.1测吸水率，吸水速度。
⑴.将6张筛网标号后测量重量。
⑵.称取6分，每份0.3克左右树脂粉末A样品。
⑶.分别在纯水中浸泡 2. 5. 10. 20. 40min，乃至饱和。
用筛网过滤掉多于水分后称重。
⑷．用B样品重复上面操作，并记录，绘制吸水量-时间关系曲线。
2.4.2.测吸盐水率、吸盐水速度配置0.9%浓度的氯化钠水溶液，代替纯水重复（1）~（3）测定过程。
2.4.3.测吸热水率用样品组份多的组，分别用37℃的纯水和0.9%浓度的氯化钠水溶液代替纯水，重复（1）~（3）的测定过程。
2.4.4测溶解度（1）称取一定重量的B组样品加入一定量纯水中，在50℃下搅拌8小时，过滤得到液体a和水凝胶。
（2）用适量丙酮凝集水凝胶后再过滤，得到液体b。
（3）将a,b干燥后称重，计算两个重量之和。
其与样品初始重量的百分比即为溶解度。
3.实验结果与分析3.1合成过程合成配方如图3合成现象如图4产物为浅黄色凝胶块产品内部存在气泡，可能由于加热过高3.2性能测定及影响因素3.2.1吸水率，吸水速度根据图1可以分析出，样品在前2分钟的吸水率迅速达到高值，2分钟到20分钟吸水率有所下降，可能由于本次试验取样量过少，在筛网过滤水凝胶的过程中水凝胶损失的比例便相对较大，影响到2分钟到20分钟的试验结果，但从2分钟到饱和，曲线基本稳定。
说明80目聚丙烯酸钠树脂会很快吸收大量水分之后，吸水率便会保持稳定不变。
3.2.2测吸盐水率,吸盐水速度(0.9℃浓度的氯化钠水溶液25℃)根据图1可以分析出，样品同样在前2分钟内稀盐水率迅速达到高值，2分钟到饱和基本保持稳定。
根据图1和图2综合，吸盐水率高于吸纯水率，可能由于测盐水速率时，是第二次使用筛网，筛网沾水面积比第一次更大，而且样品取样过少，导致残留的水对于实验结果影响过高，误差过大。
最后形成吸盐水率比吸纯水率高。
实际应该吸盐水率明显降低，因为盐中离子破坏分子交联结构影响吸水性。
3.2.3样品在37℃水和37℃盐水中的吸收量根据图3可以分析出，37℃时，吸纯水率和吸盐水率对比25℃时都有所上升，所以实验结果表明温度是影响聚丙烯酸钠树脂的影响因素，并且吸水率随温度的增加而增加3.2.4样品的溶解度总a b溶解度=10.34/0.757=1366%由数据可知：b溶体的干重比a溶体干重大很多可知，a的溶解度大于b溶体溶解度，树脂B的吸水性比丙酮凝集水凝胶大。
3.2.5单体浓度对吸水性能的影响根据图4可分析出，有三条曲线都是随单体浓度的增加而吸水率逐渐减小，25℃吸盐水率在65%单体浓度我达到最大值，和其它3条线趋势明显不同，可能是由于实验误差造成走势图不同，所以忽略，同时3条曲线在单体浓度达到65%的时候吸水率不再快速下降，而是趋于平缓。
这说明单体浓度在55%的时候吸水率随单体浓度的增加而逐渐减小，当达到65%的单体浓度时，吸水率趋于平缓，基本保持不变，说明单体浓度是影响吸水率的因素。
3.2.6中和度对吸水性能的影响根据图5可以分析出，4条曲线都在中和度在50%到60%之间时，吸水率出现最大值，说明在一定范围内，吸水率是随中和度的增加而增加的，当达到最大值之后，吸水率随中和度的增加而减小，说明中和度同样是影响吸水率的一个因素。
4．总结⑴聚丙烯酸水凝胶吸水率随温度的增加而增加⑵⑴聚丙烯酸水凝胶吸盐水率比吸纯水率明显降低，因为盐中离子破坏分子交联结构影响吸水性⑶聚丙烯酸水凝胶单体浓度在55%的时候吸水率随单体浓度的增加而逐渐减小，当达到65%的单体浓度时，吸水率趋于平缓，基本保持不变⑷聚丙烯酸水凝胶在一定范围内，吸水率是随中和度的增加而增加的，当达到最大值之后，吸水率随中和度的增加而减小⑸温度，氯化钠，单体浓度，中和度都是影响聚丙烯酸水凝胶吸水率的影响因素参考文献[1] 邹新禧. 超级吸水剂. 化工出版社,1991。
