明胶-异丙基丙烯酰胺水凝胶的溶胀性
水凝胶的应用和研究进展
水凝胶
水凝胶是一类具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水 的具有三维网络结构的聚合物。它在水中能够吸收大量的 水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结 构而不被溶解。
智能水凝胶能够感知外界刺激的微小变化，如温度、 pH值、离子强度、电场、磁场等，并能够对刺激发生敏 感性的响应，常通过体积的溶胀或收缩来实现。
结语
水凝胶是一种迅速发展的新型功能高分子材料。 对其环境敏感性行为的研究、发展和应用具有不可估 量的前途。
然而，大多数凝胶材料响应时间太长，力学性能 有待改善等限制了其实际应用，因此围绕凝胶材料性 能的改善还有大量工作要做。
化妆品
水凝胶面膜也叫凝水膜。顾名思义，其具有强大的凝集水 分的功能，它以水为分散介质，当把凝胶贴到皮肤上时， 受到体温的影响，凝胶内部的物理结构从固态变成液态， 并渗透到皮肤里。因此，在以水凝胶为基地材质的面膜内 注入胶原蛋白、透明质酸、熊果苷、烟酰胺等有效成分， 可制成多种功能的面膜。
相较于传统材质面膜，水溶性水凝胶的果冻状精华成分不 易蒸发、干燥，其退热舒缓的效果对急性皮肤损伤（如过 敏、长痘、擦伤）有良好效果。
水凝胶的研究进展
水凝胶所具有的优异性能已经并还在引起人们的广 泛兴趣，使其研究与开发、生产与销售得到长期发展。 然而，随着水凝胶应用领域的扩展而对其性能提出了更 高要求，研制和开发性能更为优良的高分子水凝胶材料 已成为目前的研究热点，其中环境敏感性高分子水凝胶 材料、超强吸水高分子水凝胶材料的吸液速率、耐盐性 和凝胶强度的提高则得到人们的广泛关注。
温敏性水凝胶
温度敏感性水凝胶的响应性依赖于温度的变 化，能感应温度的变化而改变自身的状态或溶胀 而收缩，在临界相转变温度发生体积突。根据水 凝胶溶胀比受温度的影响情况，可将其分为高温 收缩型水凝胶和低温收缩型水凝胶。高温收缩型 水凝胶在在LCST附近随温度升高而迅速下降，反 之升高。而低温收缩型水凝胶恰好相反。
n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的红外光谱
n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的红外光谱
n-异丙基丙烯酰胺（N-isopropylacrylamide）水凝胶是一种聚合物凝胶，具有温度响应性质。
它在低温下可以溶胀，而在高温下可以胶凝。
红外光谱是一种用于分析材料的技术，可以提供关于化学组成和分子结构的信息。
n-异丙基丙烯酰胺水凝胶的红外光谱可以显示它的分子键振动，帮助确定其结构和组成。
以下是该水凝胶的红外光谱中常见的吸收峰和相应的解释：
羰基振动：
在约1650-1630 cm^-1范围内，出现羰基C=O振动吸收峰。
这表示存在丙烯酰胺单元，验证了该水凝胶的化学组成。
主链振动：
大致在3100-2900 cm^-1范围内有主链C-H拉伸振动吸收峰。
这些峰表示丙烯酰胺单元的脂肪烷基。
异丙基振动：
大致在1370-1380 cm^-1范围内观察到了异丙基（-CH(CH3)2）的对称和非对称振动吸收峰。
C-N振动：
在约1650-1550 cm^-1范围内可见C-N振动吸收峰，进一步证实了丙烯酰胺单元的存在。
对称拉伸振动：
出现在约2920-2850 cm^-1范围内，代表丙烯酰胺单元中的碳氢键对称拉伸振动。
脱水反应峰：
在约3400-3200 cm^-1范围内可能出现一些宽峰，与水分子的氢键振动相关。
这些峰在高温条件下凝胶时可能会发生变化。
需要注意的是，具体的红外光谱图形和峰位强度可能受样品制备、测量条件和仪器设置等因素的影响。
因此，为了获得准确和可靠的红外光谱数据，建议使用适当的实验方法和仪器，并参考相关的科学文献和研究结果进行分析和解释。
水凝胶溶胀度
水凝胶的溶胀性与抗张强度高分子凝胶是由具有网状结构的聚合物和溶剂组成的。
水凝胶在水中可显著溶胀。
溶胀性是指凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象，这是弹性凝胶的重要特性，凝胶的溶胀可分为两个阶段：第一阶段是溶剂分子钻入凝胶中与大分子相互作用形成溶剂化层，此过程很快，伴有放热效应和体积收缩现象（指凝胶体积的增加比吸收的液体体积小）第二阶段是液体分子的继续渗透，；这时凝胶体积大大增加。
溶胀的大小可用溶胀度（swelling capacity）来衡量。
交联高聚物的溶胀过程实际上是两种相反趋势的平衡过程,溶剂试图渗透到网络内部,使体积溶胀导致三维分子网络的伸展,交联点之间的分子链的伸展降低了它的构象熵值,分子网络的弹性收缩力,力图使网络收缩。
当两种相反的倾向互相抵消时,达到溶胀平衡。
高分子凝胶的溶胀特性与溶质和溶剂的性质、温度及网络交联结构有关。
温度敏性水凝胶是指能随环境温度变化发生体积突变现象的一类水凝胶。
这种凝胶具有一定比例的疏水和亲水基团，温度的变化可影响这些基团的疏水作用以及大分子链间的氢键作用，从而使凝胶结构改变，发生体积变化。
由于温度敏感性水凝胶的独特响应性，在药物可控释放、生物传感器、生物机械以及膜分离系统等方面有着极其重要的应用价值。
自20世纪80年代Tanaka 等报道了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)水凝胶的温度敏感性后，水凝胶的温度敏感性受到了广泛的关注。
聚N-异丙基丙烯酰胺凝胶属于低温溶解型温度敏感性水凝胶，它在较小的温度范围内可表现出明显的亲水和疏水变化，从而表现出低温溶胀高温收缩的性能，其临界溶解温度下限在32℃左右。
Inomata，Seker以及Kim等分别合成了N取代基不同的聚N取代丙烯酰胺类水凝胶，较深入地探讨了这类水凝胶的温度敏感性机理。
Takei 等研究发现，当NIPAm与亲水单体共聚时，聚合物的临界溶解温度会升高; 与疏水单体共聚时，聚合物的临界溶解温度则下降。
gelma的溶胀率
gelma的溶胀率
GelMA（明胶甲基丙烯酸酯）是一种生物相容性良好的水凝胶材料，广泛应用于组织工程和药物传递等领域。
溶胀率是指材料在吸收溶剂（如水）后体积增大的程度，是GelMA 水凝胶材料重要的物理性能之一。
GelMA的溶胀率受到多种因素的影响，包括其浓度、交联程度、pH值、温度以及溶剂种类等。
一般来说，GelMA水凝胶具有较高的溶胀率，这得益于其丰富的亲水基团和三维网络结构。
当GelMA水凝胶与水接触时，水分子会通过扩散作用进入凝胶网络内部，与亲水基团发生相互作用，导致凝胶体积增大。
在实际应用中，人们可以通过调节GelMA的浓度和交联程度来控制其溶胀率。
一般来说，随着GelMA浓度的增加，凝胶网络的密度增大，溶胀率相应降低；而交联程度的提高则会增强凝胶网络的稳定性，同样导致溶胀率降低。
此外，pH值和温度等环境因素也会对GelMA 的溶胀率产生影响。
在酸性条件下，GelMA分子链上的羧基会质子化，增强凝胶的亲水性，从而提高溶胀率；而在较高温度下，水分子的热运动加剧，有利于水分子进入凝胶网络内部，同样会提高溶胀率。
GelMA的溶胀率对于其在组织工程和药物传递等领域的应用具有重要意义。
例如，在组织工程中，适当的溶胀率可以模拟细胞外基质的微环境，有利于细胞的粘附、增殖和分化；而在药物传递中，溶胀率则会影响药物的释放速率和释放量。
因此，研究和调控GelMA的溶胀率对于优化其应用性能具有重要意义。
n -异丙基丙烯酰胺水凝胶相变
一、概述水凝胶相变材料是一种能够吸收和释放大量热量的新型材料，具有很高的热容和热导率，并且能够通过水的相变过程来实现热量的储存和释放。
异丙基丙烯酰胺水凝胶是一种常用的水凝胶相变材料，其具有良好的稳定性和高效的吸热性能，被广泛应用于建筑节能、温控服装、医疗保健等领域。
二、异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备与性能1. 制备方法异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备主要通过聚合反应来实现，一般采用自由基聚合或离子聚合的方法，在一定的反应条件下将异丙基丙烯酰胺单体聚合成水凝胶材料。
2. 性能特点（1）热容性能：异丙基丙烯酰胺水凝胶具有较高的热容，能够在温度变化时吸收或释放大量热量，从而实现温控效果。
（2）稳定性：水凝胶材料具有较好的稳定性，不易发生脱水或分解，能够长期稳定地应用于各种场合。
（3）吸水性能：异丙基丙烯酰胺水凝胶能够吸收大量水分，形成稳定的凝胶状态，从而具有良好的保湿性能。
三、异丙基丙烯酰胺水凝胶在建筑节能领域的应用1. 建筑节能理念随着社会的不断发展，建筑节能成为人们关注的重要话题之一。
采用水凝胶相变材料可以有效地调节建筑物内部的温度，减少能源消耗，实现节能环保的目标。
2. 应用场景（1）夏季降温：在炎热的夏季，建筑物内部的温度往往很高，而异丙基丙烯酰胺水凝胶可以吸收外界热量，降低室内温度，减少空调能耗。
（2）冬季保温：在寒冷的冬季，水凝胶材料则能释放吸收的热量，保持室内温暖，减少取暖消耗。
四、异丙基丙烯酰胺水凝胶在温控服装领域的应用1. 温控服装的需求随着人们对生活质量要求的不断提高，温控服装成为一种新型的服装需求。
温控服装可以根据外界温度自动调节，为人们提供舒适的穿着体验。
2. 应用特点（1）轻便舒适：异丙基丙烯酰胺水凝胶可以制成纤薄的材料，应用于温控服装中，不仅保持服装的轻便舒适性，还能实现温度调节。
（2）智能温控：将水凝胶材料嵌入服装内部，可以形成智能温控系统，根据环境温度实现自动调节，为人们提供更好的穿着体验。
瑞禧聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPA）透明质酸-聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶
瑞禧聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPA）透明质酸-聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶水凝胶是一类具有三维网状结构且含有亲水基团，能够吸收大量的水分而溶胀，使水凝胶具有优良的保水性质。
同时还有良好的生物相容性，能够广泛应用。
根据合成材料分类，可分为天然高分子、合成高分子、天然和合成高分子杂化水凝胶等，其中天然高分子水凝胶多糖类就是一大类系。
天然高分子水凝胶分类：天然高分子水凝胶：多糖类、多肽类、蛋白等多糖类：淀粉、壳聚糖、透明质酸、海藻酸、纤维素、琼脂糖、葡聚糖等；多肽类：胶原、明胶、瓜胶、透明质胶、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等；蛋白：纤维蛋白、蛋白质等水凝胶的结构:一级结构：亲水基团如羧基、酰胺基、羟基等；疏水基团如烷基等。
二级结构：轻度交联的三维网络结构三级结构：呈无定形的结构水凝胶在分析和医学诊断方面应用：根据水凝胶的环境敏感性,可将它与生物传感器物理元件相连,然后将生物分子固定在水凝胶表面或内部,便可得到生物传感器，用于诊断疾病及做日常监测。
例如,利用水凝胶固定抗原，可用于免疫检测。
聚氨基甲酸酯水凝胶PTMC-F 127-PTMC温敏水凝胶注射型PNIPAM水凝胶P(AA-co-DMMC)水凝胶Agar/P(AM-co-AA)DN水凝胶聚丙烯酰胺水凝胶细菌纤维素/聚丙烯酰胺水凝胶明胶-异丙基丙烯酰胺水凝胶4-[4-(丙烯酰氧基)苯基偶氮]苯磺酸(APABS)光响应水凝胶pH敏感性聚2-(丙烯酰氧基)丙酸水凝胶淀粉-聚乙烯醇水凝胶定制产品聚(甲基丙烯酸-co-泊洛沙姆)水凝胶成品销售聚甲基丙烯酸-泊洛沙姆水凝胶纤维素/聚N-异丙基丙烯酰胺复合温敏性水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)类水凝胶多孔聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶 (PNIPAAm)水凝胶β-环糊精交联聚丙烯酸水凝胶弹性聚丙烯酰胺大孔化学水凝胶聚甲基丙烯酸—泊洛沙姆水凝胶pH敏感的聚(L-谷氨酸)-交联聚丙烯酸水凝胶聚(丙烯酸)-co-(α-甲基丙烯酸)水凝胶聚丙烯酸盐-丙烯酰胺水凝胶 P(AA-AM)水凝胶聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸)水凝胶) [P(NIPA-co-AAc)]水凝胶PEO/PVA水凝胶聚氧化乙烯/聚乙烯醇(PEO/PVA)水凝胶pH敏感性羟乙基甲壳素/聚丙烯酸水凝胶聚(4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯-co-丙烯酸)水凝胶丙烯酰胺/丙烯酸水凝胶聚乙烯醇/聚丙烯酸水凝胶大豆蛋白/聚丙烯酰胺复合水凝胶魔芋葡甘聚糖/聚丙烯酸水凝胶聚乙烯醇(PVA)类水凝胶改性聚乙烯醇(PVA)水凝胶多功能聚乙烯醇/聚吡咯/MnFe2SO4复合水凝胶SiO2/PVA复合水凝胶PEG—IPDI—PVA水凝胶聚乙烯醇/羟基磷灰石生物活性复合水凝胶 PVA/HA水凝胶聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水凝胶聚乙烯醇(PVA)水凝胶微球果胶/聚乙烯醇复合水凝胶聚乙烯醇/结冷胶复合水凝胶功能性PVA基复合水凝胶聚肽水凝胶更多相关动态欢迎关注私信小编瑞禧生物（YQ2021.2）。
N_异丙基丙烯酰胺高分子水凝胶研究进展_史海营
N -异丙基丙烯酰胺高分子水凝胶研究进展史海营,李瑞霞,吴大诚(四川大学纺织研究所,四川成都610065)[摘 要]N -异丙基丙烯酰胺基高分子水凝胶的研究进展做了综述。
简要介绍了该类水凝胶的合成方法,重点分析了不同共聚单体及交联剂对水凝胶溶胀性能和环境响应性的影响,尤其是快速响应水凝胶的合成方法和N -异丙基丙烯酰胺/天然大分子水凝胶的特点。
本文也简单介绍了该类水凝胶在不同领域内的应用。
[关键词]N -异丙基丙烯酰胺;高分子水凝胶;快速响应;天然大分子;应用Advance in Polymeric Hydrogels Based on N -isopropylacrylamideShi H aiying,Li Ruix ia,Wu Dacheng(Tex tile Resear ch Institute,Sichuan Univer sity,Chengdu 610065,China)Abstract:T he adv ance in po ly meric hydrog els based on N -iso pr opylacr ylamide w as rev iewed in this paper.T he pr epar ations,the influences o f monomers and cro ss -link ag ents o n the swelling pro per ties and env ir onment sensitiv ity behaviors fo r these hydro gels wer e intro duced br iefly.Especially ,the preparations of rapid -response hy dr og els and the r esear ch o f N -isopro py lacry lamide/natura-l polymers hydr ogels wer e emphasized.T he applica -tions o f the po ly mer ic hydro gels based o n N -iso pr opylacry lamide in different fields wer e summar ized simply.Keywords:N -iso pr opylacry lamide;polymer ic hydrog el;rapid response;nat ur al polymer ;applicatio n[收稿日期]2005-11-09[基金项目]国家自然科学基金资助项目(50473050)[作者简介]史海营(1980-),男,山东人,硕士研究生,主要研究方向:高分子材料的结构与性能。
聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的制备及其溶胀动力学研究
或物理交联的存在 ， 导致水凝胶不溶于水 。环境敏 Ｐ Ａ 为单体 ， Ａ Ｍ） 分别采用疏水性的 １ 一二乙烯苯 ， ２ 如温 度 、 电场 、 场 、 、Ｈ值 、 磁 光 ｐ 离子 强度 、 压力
诊断， 分子分离体系 ， 人造肌 肉， 传感器和化学转换
收 稿 日期 ：０ ８ ０ — ７ ２ ０ － １ １
１ ． 水凝 胶 的 制备 将 Ｎ Ｐ Ａ 溶 于 Ｔ Ｆ中 ， ．１ ２ ＩＡ Ｍ Ｈ 加
基金项目： 省 自 安徽 然科学基金 （ ７ ４ ４９ ） 安徽省高等学校青年基金 （ ０ ７ １ ９ ； ０ ０ １１ １ ； ２ ０ｊ ０ ）安徽师范大学青年基金 （ ０ ６ｑ ７ ） ｑ５ ２ ０ ｘｎ ０ 。 作者简介 ： 陶贵德 （ ９ Ｏ ） 男， １７ 一 ， 江苏海安人 ， 安徽师范大学化学与材料科学学院实验师 ， 主要从事有机化学实验教学和研究工作 。
化， 溶胀比的变化往往可达几倍到几 十倍 。凝胶状
态 能发生可逆变化 的溶胀温度称为该水凝胶的低 临界溶解温度 （ Ｃ Ｔ） 。这种温度敏感性水凝胶 ＬＳ 嗍 的响应速率是评价其性能的重要参数之一。 为了更
好地 利用水凝胶 的这种独 特 的性 能 ， 考虑到 某些特 殊应 用 ， 要求水 凝胶具 有快速 的 响应 速率 。
时水 凝胶 的溶胀 比，对水 凝胶 的去溶胀 动力学及 干 凝胶 的再溶胀 动力 学过程进行 了研究 ，初步讨论 了
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明胶-异丙基丙烯酰胺水凝胶的溶胀性
吉静,黄明智(北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)
高分子凝胶是由具有网状结构的聚合物和溶剂组成的。
交联高聚物的溶胀过程实际上是两种相反趋势的平衡过程,溶剂试图渗透到网络内部,使体积溶胀导致三维分子网络的伸展,交联点之间的分子链的伸展降低了它的构象熵值,分子网络的弹性收缩力,力图使网络收缩。
当两种相反的倾向互相抵消时,达到溶胀平衡。
高分子凝胶的溶胀特性与溶质和溶剂的性质、温度及网络交联结构有关。
它们的定量关系可用Ｆｌｏｒｙ-Ｈｕｇｇｉｎｓ渗透压说明。
带电的ＰＮＩＰＡＭ微凝胶因其在ＬＣＳＴ上下分散状态的不同,可用于石油储罐中的原油回收[1]。
将ＰＮＩＰＡＭ与明胶(ｇｅｌｔｉｎ)结合制成的水凝胶不仅具有温度敏感性,明胶的两性带电,使其更具有ｐＨ敏感性[2],有望应用在更复杂的环境中。
水凝胶的一个重要性质是平衡溶胀度,如分散状态、可控的释药方式可以通过水凝胶的溶胀度控制。
因此,可借助高分子网络凝胶结构、形态的微观控制,来影响其宏观的溶胀度。
由于水凝胶在生物医药、分离工程、石油化工等多项领域的应用[6～8],与其溶胀度的大小、变化有密切的关系,而影响水凝胶溶胀度的因素是多方面的,了解这些因素对水凝胶溶胀度的影响,可为更好地应用水凝胶提供理论指导。
尽管有关ＰＮＩＰＡＭ的研究很多[3～5],但还未见这一领域结合天然高分子明胶的研究。
因此,本实验的主要目的是研究影响明胶-ＰＮＩＰＡＭ水凝胶平衡溶胀度的因素。
1实验部分
1 .1材料
Ｎ-异丙基丙烯酰胺(ＮＩＰＡＭ),化学纯;明胶,Ｋ-911216,开平明胶厂;过硫酸铵(ＡＰＳ),ＡＲ级,北京化学试剂三厂;Ｎ,Ｎ,Ｎ,Ｎ-四甲基乙二胺(ＴＥＭＥＤ),ＣＰ级,北京化学试剂三厂;Ｎ,Ｎ-亚甲基双丙烯酰胺(ＢＩＳ),ＡＲ级,北京化学试剂公司;戊二醛溶液(ＧＬＡ,质量分数25%),ＣＰ级,北京华博源科技开发中心。
1.2水凝胶的制备
将明胶、Ｎ-异丙基丙烯酰胺、ＴＥＭＥＤ、ＢＩＳ溶解于去离子水中,待完全溶解后,加入ＡＰＳ,同时通入氮气;再加入ＧＬＡ,或ＢＩＳ,或ＢＩＳ和ＧＬＡ,并快速搅拌均匀,室温下静置2ｈ,分别制成ｇｅｌｔｉｎｘ-ＰＮＩＰＡＭ,ｇｅｌｔｉｎ-ＰＮＩＰＡＭｘ,ｇｅｌｔｉｎｘ-ＰＮＩＰＡＭｘ3种交联结构的水凝胶。
将以上制备的水凝胶,置于去离子水中浸泡48ｈ后取出,再放入40℃的去离子水中浸泡,浸泡过程不断换水,将此过程反复数次。
将已处理好的水凝胶切成大小约0.7ｃｍ×0.7ｃｍ×0 25ｃｍ的小块,放入真空干燥箱中,干燥至恒重,称取干胶质量,留做溶胀实验。
1. 3溶胀度的测定
将上述制备的试样放入规定ｐＨ值、规定温度的缓冲溶液中,达溶胀平衡后取出称量湿胶质量。
按下列公式计算溶胀度: 溶胀度=(ｍＷ-ｍｄ)/ｍｄ
式中,ｍＷ为达溶胀平衡后的湿胶质量,ｇ;ｍｄ为干胶质量,ｇ。
2结果与讨论
2. 1明胶/ＰＮＩＰＡＭ配比对水凝胶溶胀度的影响
水凝胶是由明胶和ＰＮＩＰＡＭ大分子组成的互穿网络结构,温度对这两种大分子在水中溶胀的影响作用不同。
对于明胶大分子来说,温度升高,破坏了明胶的氢键,利于明胶的溶胀。
但温度达到32℃(ＰＮＩＰＡＭ的ＬＣＳＴ值)以上时,由于ＰＮＩＰＡＭ大分子转向疏水性,导致分子收缩。
所以,对于明胶-ＰＮＩＰＡＭ水凝胶而言,明胶/ＰＮＩＰＡＭ配比对水凝胶的平衡溶胀度有明显的影响且这种影响与温度有关。
首先,为了排除离子对溶胀度的影响,在去离子水中,于不同的温度条件下,研究水凝胶中明胶质量分数对溶胀度的影响,见图1(交联剂加入量以各组分为基准,质量分数分别为2%)。
从图1可见,当温度为37℃时,水凝胶的溶胀度随明胶含量的增加而增加。
这说明,水凝胶的溶胀度主要由明胶决定,与温度为15℃、28℃相比,37℃更利于明胶的溶胀。
当温度低于ＬＣＳＴ值(15℃、28℃)时,溶胀度与配比的关系相近,除了纯态水凝胶(纯明胶、纯态ＰＮＩＰＡＭ)外,溶胀度随明胶含量的增加而增加,当明胶的质量分数为0 .5时,溶胀度最大,随后明胶含量的进一步增加,导致溶胀度降低。
这一结果说明:当水凝胶的互穿网络结构越均匀,溶胀度越大;而配比相差越大,互穿网络结构越不均匀,溶胀度越小。
另外,水凝胶的交联剂加入量是以两种组分质量为基准,即交联剂占其组分质量分数的2%,则当明胶或ＰＮＩＰＡＭ含量相对于另一组分提高时,其交联剂的浓度加大,导致交联密度的加大,所以,明胶/ＰＮＩＰＡＭ配比为1/9或9/1时,溶胀度较低。
以上结果说明,当温度高于ＬＣＳＴ值,水凝胶的溶胀度随明胶含量的增加而增加;温度小于ＬＣＳＴ值,溶胀度取决于水凝胶的交联密度。
若将不同配比的水凝胶放入温度分别为37℃、16℃的ｐＨ不同的缓冲溶液里,并不影响这一结果,见图2、图3。
2. 2改变交联剂浓度后明胶质量分数对水凝胶溶胀度的影响
当加入的交联剂用量以整个反应体系的质量为基准,即无论配比如何,各自的交联剂的质量分数为0 .3%,则其溶胀度无论温度在相变温度上下,其溶胀度都随明胶含量的增加而增加,见图4、图5。
2 .3离子强度对水凝胶溶胀度的影响
离子强度对ｇｅｌｔｉｎｘ-ＰＮＩＰＡＭｘ(质量比1/1)溶胀度的影响见图6。
溶液为去离子水,用ＮａＣｌ调至所需离子强度。
由图6可见,溶胀度先随离子强度的增加而增加,当离子强度增加到0. 1ｍｏｌ时,溶胀度随离子强度的增加又降低,随后,当离子强度大于0 .4ｍｏｌ后,溶胀度又随离子强度的增加有一微小增加。
可以将这种非单调性解释为:水凝胶中可离子化的基团的离子化需要凝胶外部溶液中反离子向凝胶内部迁移。
在最低的离子浓度条件下,进入凝胶的这种反离子的数量少,低的反离子浓度限制了水凝胶的离子化程度,所以,在离子强度低的区域,凝胶溶胀度低。
随着离子强度的增加,反离子增加,导致凝胶离子化程度提高,溶胀度提高,当离子强度达到一定时,溶胀度不再增加。
这一离子强度取决于溶液的ｐＨ值。
离子强度超过这一点,降低了凝胶内、溶液的离子渗透压差,所以溶胀度又下降。
图7为纯水中和0 185ｍｏｌ/ＬＮａＣｌ水溶液中水凝胶的溶胀度的变化规律。
从图7看出,水凝胶在纯水中的溶胀度比在ＮａＣｌ水溶液中大的多,且相变区域比在ＮａＣｌ水溶液中窄。
这是由于过量的钠离子、氯离子屏蔽了聚合物网络内的电荷,降低了网络内外的渗透压差,因而使溶胀能力明显降低。
3结论
水凝胶的溶胀度除了受环境条件(温度、ｐＨ值)的影响以外,还受自身结构、介质的离子强度的影响。
同一的交联密度越大,溶胀度越小;对于配比不同的水凝胶而言,配比的影响取决于温度和选择交联剂用量的标准,所的用量以各组分为基准,温度大于ＬＣＳＴ值,溶胀度随明胶含量的增加而增加,当温度小于ＬＣＳＴ值,质量比ＩＰＡＭ=1/0、1/1、0/1的水凝胶有较高的溶胀度;当所加入的交联剂浓度不变时,无论温度在ＬＣＳＴ上明胶含量的增加而增加。
水凝胶的溶胀度随离子强度的增加呈现先增加后降低的现象。
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