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《ampsdmaema系智能型水凝膠的合成與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文AMPS/DMAEMA系智能型水凝膠的合成與性能研究姓名：范會強(qiáng)申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)指導(dǎo)教師：廖列文20040520摘要敏感性水凝膠是一種親水性的但不溶解于水的高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它具有感知環(huán)境細(xì)微變化(如pH、離子強(qiáng)度、溫度、光場、電場等的影響)并通過體積的溶脹和收縮來響應(yīng)這些來自外界的刺激的功能，同時水凝膠吸水后還有生物材料“軟而濕”的形態(tài)．這些特點是設(shè)計仿生材料、化學(xué)分離體系、藥物控制釋放體系以及化學(xué)閥門等的基礎(chǔ)。本文采用水溶液聚合法制各了化學(xué)交聯(lián)的AMPS／DMAEMA及AM
2、Ps／DMAEMA／NVP共聚智能型水凝膠并研究了他們的溫度、pH、離子強(qiáng)度及電場刺激響應(yīng)性，研究了AMPS／DMAEMA共聚水凝膠的合成工藝及其共聚反應(yīng)動力學(xué)過程，探討了一些提高凝膠響應(yīng)速率的方法，主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：以N、N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，以過硫酸銨和亞硫酸氫鈉為氧化．還原引發(fā)劑，在水溶液中合成了AMPS／DMAEMA共聚水凝膠，以凝膠在pH=0．8的HCI溶液中的ESR為評價指標(biāo)，考察了交聯(lián)劑濃度、引發(fā)劑濃度、單體總濃度、單體配比等因素對水凝膠溶脹性能的影響。結(jié)果表明，在優(yōu)化的實驗條件下可得到
3、綜合性能優(yōu)良的水凝膠，經(jīng)優(yōu)化得到的工藝條件為：交聯(lián)劑用量4．0wt％，引發(fā)劑用量O．5wt％，單體總濃度O．2g／mL．AMPS：DMAEMA=3：7(質(zhì)量比、。IR的結(jié)果表明經(jīng)處理用來做溶脹性能研究的水凝膠是聚合完全的聚合物網(wǎng)絡(luò)。研究了AMPS／DMAEMA共聚水凝膠的溶脹動力學(xué)及其對溫度、pH和離子強(qiáng)度的刺激響應(yīng)性，實驗規(guī)格下的凝膠塊經(jīng)4h就可基本達(dá)到溶脹平衡，該凝膠對離子強(qiáng)度、pH的變化均表現(xiàn)出顯著的體積突變現(xiàn)象，且體積相變發(fā)生在離子強(qiáng)度和pH分別為0．1和4左右，但隨溫度升高凝膠的ESR在30～60℃的范圍
4、內(nèi)幾乎呈現(xiàn)連續(xù)性的變化．體積相變不明顯。AMPs／DMAEMA／NVP水凝膠是一類新型的同時具有溫度、pH、離子強(qiáng)度和電場四重響應(yīng)性的智能型水凝膠，實驗規(guī)格下的凝膠塊需要45h以上的時間才能達(dá)到溶脹平衡，且采用Firestone方法研究的結(jié)果證明溶脹表現(xiàn)為nOD_．Fickian行為，該凝膠對溫度、pH、離子強(qiáng)度以及電場均表現(xiàn)出顯著的體積突變現(xiàn)象，凝膠體積相變的離子強(qiáng)度臨界值大約為0．1，凝膠的ESR在pH=2左右出現(xiàn)一個突躍點，并且具有較小交聯(lián)度的凝膠表現(xiàn)出更加靈敏的pH響應(yīng)性，凝膠的ESR隨溫度的升4月r"It
5、z：J現(xiàn)出不連續(xù)的跳躍式變化，其LCST在42～45。C之間，凝膠之所以具有電場響應(yīng)性是由于凝膠中荷點基團(tuán)(一SO。。)的抗衡離子在電場下的定向移動造成凝膠內(nèi)外離子濃度或凝膠內(nèi)部pH的不均勻，進(jìn)一步導(dǎo)致離子強(qiáng)度的變化從而引起滲透壓的變化，最后發(fā)生凝膠的體積突變或形狀改變，此外疏水基團(tuán)的相互作用也是不可忽視的驅(qū)動力之一。研究了提高凝膠的響應(yīng)速率的一些方式，這些方式合成的水凝膠由于大都在凝膠內(nèi)部引入了便于水分子通過的孔洞結(jié)構(gòu)，因而表現(xiàn)出更為快速的溫度、pH響應(yīng)性，此外還對凝膠的平衡溶脹比有一定程度的影響。對AMPS與D
6、MAEMA共聚動力學(xué)研究的結(jié)果經(jīng)自由基聚合反應(yīng)的理論處理后得到的其動力學(xué)方程可簡單表示為：Rp。c[AIBN]0”[AMPS]Li[DMAEMA]。5o關(guān)鍵詞：AMPS；DMAEMA；水凝膠：溶脹：動力學(xué)nAbstractSensitivehydrogelispolymerc,rosslinkingnetworkwhichhasanatureofhydrophilicityandundissolveinwater，itcallresponseexternalenvironmentchange(suchaspH，io
7、nicstrength，temperature，lightfield，electricfield)throughitsowncapacityswellingorcontraction，hydrogelhasshapewith“humidityandsoft’’afterswelling，allthesefeaturesarethebasisofbionicmaterialsdesign，chemicalseparationmechanics，drugcontrolreleasemechanicsandchemica
8、lvalveandSOon．Inthispaper,chemicalcrosslinkingAMPS／DMAEMAandAMPS／DMAEMA／NVPcopolymerizationintelligenthydrogelsarepreparedbyaqua。solutionmethod，WCresearchtemperature-，pH一，ionicstre
