具有靈敏pH響應(yīng)的高強度雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備.pdf

1、高分子水凝膠由于其固有的結(jié)構(gòu)特征（交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)不均勻和高分子含量低），通常強度與韌性低,響應(yīng)速度慢。本論文工作的主要目的是將互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠與納米復合水凝膠相結(jié)合，采用互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的方法，制備具有靈敏響應(yīng)性和良好生物相容性的高強度智能水凝膠。研究工作的基本思路是：以離子交聯(lián)的海藻酸鈉作為一個網(wǎng)絡(luò)，提供pH響應(yīng)性；以鋰藻土(Laponite)或N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（BIS）交聯(lián)的聚丙烯酰胺作為另一網(wǎng)絡(luò)，承載應(yīng)力。通過控制合成條件，利用兩個

2、網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用，制備具有響應(yīng)性及高強度的水凝膠。
　　本論文工作的主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1.合成了具有高強度的離子交聯(lián)海藻酸-BIS交聯(lián)聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。用K2S2O8作為引發(fā)劑，N，N，N’，N’-四甲基乙二胺（TEMED）作為促進劑，引發(fā)丙烯酰酰胺（AM）單體聚合，采用傳統(tǒng)的化學交聯(lián)劑 N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（BIS）進行交聯(lián)，形成一個網(wǎng)絡(luò)。海藻酸鈉（SA）與鈣離子進行物理交聯(lián)形成第二個網(wǎng)絡(luò)，一步法合成。通過

3、改變 BIS和 Ca2+用量調(diào)整兩個網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度比，控制水凝膠的強度；通過改變SA的含量，調(diào)節(jié)水凝膠的pH敏感性。通過萬能電子拉力機測試了水凝膠的力學性能，在離子強度一定的不同pH緩沖液中測定水凝膠溶脹度以及脈沖響應(yīng)。實驗結(jié)果表明：SA和AM占總體質(zhì)量分數(shù)為9％，AM:SA=8:1(wt)，K2S2O8：TEMED=1:1（mol），AM：K2S2O8=1:0.125%（wt），AM:BIS=1：0.06%（wt），SA：Ca2+=1

4、:0.08（wt）的條件下，所制備的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠拉伸強度可達83.9kPa。相比于此條件下制備AM單網(wǎng)絡(luò)水凝膠拉伸強度僅為17.7kPa，有顯著的加強。水凝膠具有靈敏可逆的pH響應(yīng)性。在pH<4的酸性介質(zhì)中收縮（SR=1.82），在pH>7的堿性介質(zhì)中溶脹(SR=3.96)，在pH=4-7之間，水凝膠的溶脹度發(fā)生突變，表現(xiàn)出明顯的pH響應(yīng)性。
　　2.合成了離子交聯(lián)海藻酸-Laponite交聯(lián)聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。以鋰藻土(La

5、ponite)為交聯(lián)劑，AM在Laponite分散液中原位自由基聚合，形成第一網(wǎng)絡(luò)。海藻酸鈉（SA）與鈣離子進行物理交聯(lián)形成第二個網(wǎng)絡(luò)，制備雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。通過改變鋰藻土 Laponite和 Ca2+用量調(diào)整兩個網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度比，控制水凝膠的強度；通過改變SA的含量，調(diào)節(jié)其pH敏感性。實驗結(jié)果表明：SA和AM占總體質(zhì)量分數(shù)為9%，AM:SA=8:1(wt)，K2S2O8：TEMED=1:1（mol），AM：K2S2O8=1:0.25%（w