互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備與表征.pdf

1、本論文采用光聚合交聯(lián)技術(shù),通過(guò)自由基/陽(yáng)離子混雜聚合制備同步互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)水凝膠材料,重點(diǎn)研究了混雜聚合機(jī)理,對(duì)IPN水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)表征,并且考察了水凝膠的力學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)性能等。
　　 首先,以甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)/4-羥丁基乙烯基醚(HBVE)為模型體系,在自由基和陽(yáng)離子引發(fā)劑存在下,紫外光引發(fā)聚合,采用凝膠含量分析方法研究了自由基/陽(yáng)離子混雜聚合機(jī)理以及聚合動(dòng)力學(xué)。結(jié)果顯示,HEMA與交聯(lián)劑

2、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)發(fā)生自由基聚合,光照停止后自由基聚合幾乎終止；而HBVE與交聯(lián)劑二縮乙二醇二乙烯基醚(DVE-3)發(fā)生陽(yáng)離子聚合,光照停止后陽(yáng)離子聚合可以繼續(xù)進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上,探索了HEMA/HBVE,HEMA/乙醚封端有機(jī)硅大單體(VS),以及3-甲基丙烯酸酯氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷(TRIS)/N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)/VS三個(gè)體系自由基/陽(yáng)離子混雜聚合制備同步IPN水凝膠。對(duì)三種水凝膠材料的光學(xué)性能、

3、含水量、接觸角以及離子通透性等進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,IPN水凝膠在可見(jiàn)光區(qū)均具有良好的透光性,隨著水凝膠中親水單體含量的增加,三種水凝膠的含水量和離子通透系數(shù)增加,接觸角、拉伸強(qiáng)度和模量減小。
　　 其次,為了提高水凝膠材料的抗脫水性,研究了HEMA/N-乙烯-2-吡咯烷酮(NVP)體系自由基/陽(yáng)離子混雜聚合制備同步IPN水凝膠,通過(guò)凝膠含量法、紅外光譜法研究了HEMA/NVP混雜聚合機(jī)理,并探討了HEMA/NVP水凝膠材料的光

4、學(xué)性能、含水量、力學(xué)性質(zhì)、離子通透性和脫水性能。結(jié)果表明,該水凝膠材料具有IPN結(jié)構(gòu),在可見(jiàn)光區(qū)均具有良好的透光性。隨著水凝膠中NVP含量的增加,水凝膠的含水量和離子通透系數(shù)隨之增加,拉伸強(qiáng)度和模量隨之降低,且NVP含量越高,表面親水性越好。熱重分析結(jié)果顯示,HEMA/NVP IPN水凝膠比物理包埋聚N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)的聚甲基丙烯酸-2-羥乙酯(PHEMA)水凝膠具有更好的抗脫水性能。
　　 研究了TRIS/HEMA/

5、NVP、甲基丙烯酸酯封端的有機(jī)硅大單體(MS)/TRIS/DMA/NVP體系自由基/陽(yáng)離子混雜聚合制備親水性有機(jī)硅同步IPN水凝膠。采用紅外光譜和透射電鏡方法表征了兩種水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,這兩種水凝膠均具有微相分離的非均相結(jié)構(gòu)。而且,TRIS-HEMA/NVP水凝膠的透氧性能和力學(xué)強(qiáng)度比poly(HEMA-co-NVP)水凝膠有很大提高,并具有較高的含水量和表面潤(rùn)濕性。當(dāng)水凝膠中Si含量為25％時(shí),透氧率DK值達(dá)到最大值226.

6、65 barrer。MS/TRIS/DMA/NVP水凝膠的離子通透系數(shù)隨著組份中親水性單體DMA和NVP含量的增加而增加。
　　 通過(guò)重量法研究了含有交聯(lián)PVP網(wǎng)絡(luò)的三種同步IPN水凝膠HEMA/NVP,TRIS-HEMA/NVP和MS-TRIS-DMA/NVP的溶脹性能。結(jié)果表明,含水量是決定溶脹類型的主要因素。三種IPN水凝膠的溶脹曲線均符合Schott二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。而且,隨著組份中NVP含量的增加,水凝膠的溶脹速率變慢。

7、分別采用DSC和重量法研究了IPN水凝膠的自由水含量和脫水速度。結(jié)果表明,IPN水凝膠的自由水含量隨著總含水量的增加而增加。IPN水凝膠的脫水速度與含水量以及自由水含量有關(guān)。含水量增加或者自由水含量增加,脫水速度變慢。
　　 最后,為了改善PHEMA以及有機(jī)硅水凝膠的抗蛋白吸附性能,通過(guò)分步IPN的方法制備了PHEMA/聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿(PMPC)以及有機(jī)硅/PMPC水凝膠材料。研究了這兩種IPN水凝膠的光學(xué)性能、