HEMA基高分子水凝胶开题报告
水凝胶的研究进展讲解
关节内注射透明质酸钠凝胶治疗中早期骨性关节炎
5.医用敷料
敷料的主要类型有两种：干型如纱布；湿 型如水凝胶。PVP水凝胶是一种类似于生命 组织的高分子材料，有良好的生物相溶性， 不影响生命体的代谢过程，并且代谢产物 可通过水凝胶排出，还可根据需要将不同 药物包埋在水凝胶内，药物可缓慢持续释 放到病变区，从而达到治愈伤口或皮肤病 的目的。医用水凝胶敷料可用于皮肤创伤、 皮肤溃疡（褥疮、结核、霉菌、真菌感染 等）、烧伤、烫伤及其它皮肤病。
7.角膜接触镜材料
角膜接触镜俗称隐形眼镜，是一种兼具视 力矫正、美容、眼睛防护和医疗作用的产 品。
分类
传统水凝胶
这类水凝胶对环境 的变化，如PH或温 度变化不敏感
环境敏感水凝胶
这类水凝胶对温度 或PH等环境因素的 变化所给予的刺激 有非常明确或显著 的应答，能够感知 外界环境变化而发 生“体积相变”的 凝胶称为智能凝胶。 已知的外部刺激有
水凝胶的分类
水凝胶的分类
按照结合方式分类：
1.物理水凝胶，通过物理作用力结合 起来，如静电作用、氢键、链的缠绕等， 是非永久性的。
3.良好的水蒸气透过率和合适的气体(如O 2 和C O 2)通过率,而且, 水凝胶不会和伤口粘连, 敷贴及取 出极为方便； 4.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。
水凝胶在药用高分子材料进展
⑴水凝胶对低分子的溶质具有良好的透过 性，有优良的生物相容性及较好的重现性， 具有缓控释性能，很容易合成，近年来已 广泛用于各类缓控释给药系统。
2.化学水凝胶，通过化学键交联形成 的三维网络聚合物，是永久性的。
根据合成材料分类：
DMAEMA_NVP_HEMA共聚物水凝胶的合成与性能研究
2 结果与讨论
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张翠荣 : DM AEM A /NV P /H E M A 共聚物水凝胶的合成与性能研究 *
2007年第 4期
面 , 盐浓度不仅影响渗透压 , 还会改变水凝胶周 围 水分子的结构, 同时减弱氢键和水的 相互作用, 导 致水凝胶收缩作用力增强 ; 同时, NaC l浓度的增加 使水凝胶中高分子链变得卷曲, 高分子链间的疏水 作用将增强, 从而使高分子链和水的 作用减弱, 故 水凝胶的平衡含水量减少 , ESR 降低。水凝胶的这 种智能性在药物缓释领域方面, 通过控制介质的离 子强度 I, 可以使药物基本不释放、 或以较快的速率 释放, 在人工智能化材料研究方面具有很大的发展 前景。
1 . 2 合成方法
HEMA ! NVP! DMAEMA 的质量比 = 1!2!7 , 然后 分别加入单体总质量 1 . 0 , 1. 3 , 1 . 9( w t)% 的 B is, APห้องสมุดไป่ตู้ 和 SBS 3 种溶液各 1mL (浓度为 0 . 3 g ∀ mL ,
- 1
图 1 2# 凝胶在 p H 值为 1 时的溶胀动力学曲线
。
甲基丙烯酸 - N, N - 二甲氨基 乙酯 ( DMAE MA )是具有聚合性的丙烯酸类衍生物单体, 分子中 含有碱性的氨基, 在酸性介质中可被 质子化, 所 以
收稿日期 : 2007 - 03- 10 基金项目 : 仲恺农业技术学院校级科学基金项目 ( G 3052726 ) 作者简介 : 张翠荣 ( 1966- ) , 女 , 河南永城人 , 高级工程师。
2007年第 4 期
张翠荣 : DM AEM A /NV P /H E M A 共聚物水凝胶的合成与性能研究 *
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人教版2020年选修五化学配套练习之合成高分子化合物的基本方法(解析版)
人教版2020年选修五化学配套练习之合成高分子化合物的基本方法（解析版)1．能源、信息、材料是新科技革命的三大支柱，现有一种叫HEMA的材料，是用来制备软质隐形眼镜的，其结构简式如图，则合成它的单体为（）A．CH3—CH=CH—COOH CH3CH2OHB．HOCH2CH2OHC．CH2=CH—CH2COOH HOCH2CH2OHD．CH3CH2OH【答案】B【解析】【分析】合成可以先合成，据此分析解答。
【详解】A. CH3—CH=CH—COOH与CH3CH2OH发生酯化反应的产物为CH3—CH=CH—COOCH2CH3，发生加聚反应后不能得到，故A错误；B. 和HOCH2CH2OH发生酯化反应的产物为，发生加聚反应后能得到，故B正确；C. CH2=CH—CH2COOH与HOCH2CH2OH发生酯化反应的产物为CH2=CH—CH2COOCH2CH2OH，发生加聚反应后不能得到，故C错误；D. 与CH3CH2OH发生酯化反应的产物为，发生加聚反应后不能得到，故D错误；答案选B。
2．下列说法不正确的是（）A．油脂皂化反应得到高级脂肪酸盐与甘油B．在一定条件下，苯与液溴、硝酸、硫酸作用生成溴苯、硝基苯、苯磺酸的反应都属于取代反应C．己烷有4种同分异构体，它们的熔点、沸点各不相同D．聚合物()可由CH3CH＝CH2和CH2＝CH2加聚制得【答案】C【解析】【详解】A、油脂水解生成高级脂肪酸和甘油，碱性条件下，高级脂肪酸和碱反应生成高级脂肪酸盐和水，即油脂在碱性条件下水解生成甘油和高级脂肪酸盐，该反应为皂化反应，选项A正确；B、苯与液溴、硝酸、硫酸作用生成溴苯、硝基苯、苯磺酸，苯中的H分别被溴、硝基、磺酸基取代，则均为取代反应，选项B正确；C、己烷有五种同分异构体，其碳链结构分别为、、、、，己烷的同分异构体为不同物质，所以其熔沸点不同，且含有支链越多其熔沸点越低，选项C不正确；D、主链只有C，为加聚产物，则聚合物（）可由单体CH3CH=CH2和CH2=CH2加聚制得，选项D正确；答案选C。
hema水凝胶的制备
hema水凝胶的制备引言：水凝胶是一种高分子材料，具有吸水性能和可调节的凝胶化特性，在医药、生物工程和环境保护等领域有着广泛的应用前景。
其中，HEMA水凝胶以其良好的生物相容性和可控的物理性能受到了广泛关注。
本文将介绍HEMA水凝胶的制备方法及其应用。
一、HEMA水凝胶的制备方法1. 材料准备：制备HEMA水凝胶的基本材料为2-羟乙基甲基丙烯酸（HEMA）、交联剂、引发剂等。
其中，HEMA为主要的单体，交联剂用于控制水凝胶的交联度，引发剂用于引发聚合反应。
2. 水凝胶的制备过程：（1）称取一定比例的HEMA和交联剂，加入适量的溶剂中。
常用的溶剂有甲醇、乙醇等。
溶剂的选择应根据HEMA的溶解度、毒性和成本等因素进行评估。
（2）将溶液搅拌均匀，使单体和交联剂充分溶解。
（3）向溶液中加入适量的引发剂，搅拌均匀。
引发剂的选择应根据所需的聚合反应速率和温度进行优化。
（4）将溶液倒入模具中，待反应一定时间后，水凝胶即可形成。
（5）取出水凝胶，经过洗涤和干燥处理，得到最终的HEMA水凝胶。
3. 水凝胶的交联度控制：水凝胶的交联度是指凝胶中交联物质的含量，直接影响凝胶的物理性能。
交联度较高的水凝胶具有较高的强度和较低的吸水性能，交联度较低的水凝胶则相反。
通过控制交联剂的用量和引发剂的种类和用量，可以调节水凝胶的交联度。
二、HEMA水凝胶的应用1. 医药领域：HEMA水凝胶具有良好的生物相容性和可控的物理性能，在医药领域有着广泛的应用。
例如，可以制备成人工角膜、软骨修复材料、缓释药物载体等。
由于其高度透水性和生物相容性，可以在眼科手术中用作人工角膜，以恢复患者的视力。
2. 生物工程领域：HEMA水凝胶在生物工程领域也有着重要的应用。
由于其具有可调节的凝胶化特性，可以用于细胞培养和组织工程等方面。
例如，可以将细胞悬浮于HEMA水凝胶中，形成生物打印的构建块，进而构建出复杂的人工组织结构。
3. 环境保护领域：HEMA水凝胶在环境保护领域的应用也越来越受到关注。
HEMA_St共聚水凝胶的溶胀_拉伸性能和网络参数的研究
第25卷 第6期2005年6月北京理工大学学报T ransacti ons of Beijing Institute of T echno logyV o l.25 N o.6Jun.2005 文章编号:100120645(2005)0620551206HE M A St共聚水凝胶的溶胀、拉伸性能和网络参数的研究王建全, 吴文辉, 刘 艳, 杨荣杰(北京理工大学材料科学与工程学院,北京 100081)摘 要:以刚性疏水单体苯乙烯(St)与亲水性单体甲基丙烯酸2Β2羟乙酯(H E M A)共聚,分别以双甲基丙烯酸乙二醇酯(EDM A)和二乙烯基苯(DVB)为交联剂,采用本体聚合的方法合成了5个系列的水凝胶材料Ζ研究了St含量以及交联剂的类型和用量对水凝胶溶胀、拉伸性能以及网络结构参数的影响Ζ结果表明:St含量或交联剂用量增大,均导致水凝胶中平衡水质量分数降低,聚合物体积分数增大,有效交联密度增大,网链摩尔质量减小,聚合物2水相互作用参数增大;反映在宏观上是拉伸强度和杨氏模量的增大Ζ在H E M A70 St30水凝胶体系中EDM A和DVB有着相近的交联效率Ζ关键词:水凝胶;溶胀性能;拉伸性能;有效交联密度;相互作用参数;交联效率中图分类号:O633 文献标识码:AStud ies on Swelli ng,Ten sile Properties and NetworkParam eters of HE M A St Copoly m er ic HydrogelsW AN G J ian2quan, W U W en2hu i, L I U Yan, YAN G Rong2jie (Schoo l of M aterials Science and Engineering,Beijing Institute of T echno logy,Beijing100081,Ch ina)Abstract:F ive series of hydrogels based on the rigid hydrophob ic m onom er styrene(St)and the hydrop h ilic m onom er22hydroxyethyl m ethacrylate(H E M A)cro sslinked w ith ethylene di m ethacrylate(EDM A)o r divinyl benzene(DVB)w ere syn thesized by bu lk po lym erizati on.Effects of St con ten t and the type and con ten t of cro sslinker on s w elling behavi o rs,ten sile p rop erties,effective cro sslink den sity(v e),m o lar m ass betw een cro ss2link s(M C)and po lym er2 w ater in teracti on param eter(ς)of hydrogels w ere studied.It has been show n that the increase of styrene o r cro sslinker con ten t in po lym erizati on w ou ld lead to changes of s w elling behavi o r, netw o rk structu re and po lym er2w ater in teracti on in hydrogels,viz.the decrease of equ ilib rium w ater con ten t(w1)and M C values the increase of vo lum e fracti on of po lym er in hydrogel(Υ2),v e andςvalues.T hese changes rep resen t m acro scop ically the increase of ten sile strength and Young’s m odu lu s of the hydrogels.EDM A and DVB have si m ilar cro sslink ing efficiency in theH E M A70 St30system.Key words:hydrogels;s w elling behavi o r;ten sile p rop erties;effective cro sslink ing den sity;in teracti on p aram eter;cro sslink ing efficiency收稿日期:20040707作者简介:王建全(1976-),男,博士生,E2m ail:w jqdragon@;吴文辉(1947-),男,教授,博士生导师Ζ 水凝胶是一类能在水中溶胀但不溶解的亲水性聚合物,在工业、农业、土建以及生物医学领域得到了应用,并在人体组织工程方面的应用显示出巨大的潜力,但较弱的力学强度使其应用受到限制Ζ近年来,以甲基丙烯酸2Β2羟乙酯(H E M A)为基体的水凝胶受到了广泛的关注Ζ在提高其力学性能方面,研究者采用了本体聚合、与疏水性单体或含有刚性环的单体共聚、引入互穿聚合物网络(IPN)结构、纤维补强技术等途径[1～5]Ζ苯乙烯(St)单体具有强疏水性的刚性苯环,与亲水性单体H E M A共聚有望得到高强度的水凝胶材料Ζ关于H E M A与St两种单体的共聚, Schoonb rood等人[6]研究了本体聚合中的竞聚率(rH=0149,r S=0127)ΖB arnes等人详细地研究了H E M A St共聚水凝胶的表面性能,并简要讨论了几个样品的力学性能[2]Ζ本实验室将H E M A与St两种单体进行本体聚合,通过调整单体配比,改变交联剂的类型及用量,共合成了5个系列的共聚物水凝胶Ζ1 实验部分111 试剂甲基丙烯酸2Β2羟乙酯(H E M A),化学纯,天津市化学试剂研究所;苯乙烯(St),分析纯,天津市化学试剂一厂,减压蒸馏后使用;双甲基丙烯酸乙二醇酯(EDM A),荷兰A CRO S公司;二乙烯基苯(DVB),化学纯,北京化学试剂公司;过氧化苯甲酰(B PO),化学纯,北京金龙化学试剂有限公司;N,N2二甲基苯胺(DM A),分析纯,天津化学试剂有限公司Ζ112 水凝胶的合成将反应原料按一定比例混合均匀,再将质量分数为011%的B PO溶解于聚合体系中,通氮气20 m in后加入DM A,倒入2mm深的聚四氟乙烯模具中密封,于30℃环境中反应固化数小时,取出聚合物Ζ在蒸馏水中吸水溶胀达到平衡,即得水凝胶Ζ作者共合成了5个系列的样品:①不加交联剂,改变St 的质量分数(0～50%);②加入质量分数为5%的交联剂DVB,改变St的质量分数(0～50%);③加入质量分数为5%的交联剂EDM A,改变St的质量分数(0～50%);④固定H E M A与St质量比(70 30),改变DVB的质量分数(0～5%);⑤固定H E M A与St 质量比(70 30),改变EDM A的质量分数(0～5%)Ζ关于本文中水凝胶样品的命名,例如H E M A70 St30 DVB5是指该水凝胶单体配方H E M A与St的质量比为70 30,而交联剂DVB的质量又占H E M A与St总质量的5%,其它依此类推Ζ113 水凝胶的溶胀测试聚合物从模具中取出后,切成小块,称重m0,浸泡于蒸馏水中,定期换水,以提取出聚合物中未反应的水溶性单体,两周后恒重,质量为m e,将该水凝胶于80℃下真空干燥24h,得到干胶质量为m dΖ水凝胶中的平衡水质量分数w1和聚合物体积分数Υ2分别表示为w1=m e-m dm e,(1)Υ2=m d Θdm d Θd+(m e-m d) Θw,(2)式(2)中Θd,Θw分别为干胶和水的密度Ζ114 密度测定用发丝系好凝胶于分析天平上称其质量为m,然后将其浸没于无水乙醇中称其质量为m′,凝胶的密度可用下式计算ΖΘ=mm-m′×Θ′,(3)式(3)中Θ′为无水乙醇的密度Ζ115 水凝胶的拉伸性能测试在溶胀平衡状态,将水凝胶切成约4c m×1c m 的片状,每种水凝胶制备5个样品Ζ力学拉伸实验在In stron6022万能材料试验机上进行,初始长度为17mm,拉伸速率为100mm・m in-1,该实验测定了水凝胶的杨氏模量和拉伸强度Ζ2 结果与讨论211 水凝胶的溶胀性能St含量对水凝胶中的w1和Υ2值的影响示于图1中,由图可见随着St含量的增大,w1值急剧下降Ζ不加交联剂时,w1值由PH E M A的33175%降低到H E M A50 St50的4129%Ζ由图1还可以看出,当加入质量分数为5%的交联剂EDM A或DVB后,w1值又有所降低Ζ疏水性单体St含量的增加降低了聚合物的吸水能力,从而使w1值降低;当St的质量分数大于40%时,疏水性单体St对w1的影响占主导,使交联剂的影响变的微乎其微Ζ当加入交联剂后,水凝胶内部的交联点增多,进而阻碍了水凝胶的吸水溶胀,也使得w1值降低;但DVB的疏水性能强于255北京理工大学学报第25卷 EDM A ,故以DVB 交联的水凝胶w 1值更低一些,图2表示了交联剂用量对H E M A 70 St 30水凝胶w 1和Υ2值的影响Ζ水凝胶的平衡含水量降低,势必引起聚合物体积分数的增大,故Υ2随St 含量或交联剂用量的变化趋势是与w 1相反的,如图1和图2图1 St 含量对水凝胶样品的w 1和Υ2值的影响F ig .1 Effect of St content on w 1and Υ2values fo r hydrogels图2 交联剂对水凝胶样品H E M A 70 St30的w 1和Υ2值的影响F ig .2 Effect of cro sslinkers on w 1and Υ2valuesfo r H E M A 70 St 30hydrogels所示Ζ212 水凝胶的拉伸性能图3和图4分别表示了水凝胶的杨氏模量和拉伸强度随聚合物中St 含量的变化Ζ可以看出,随St 含量的增大,水凝胶的杨氏模量和拉伸强度逐渐增图3 St 含量对水凝胶杨氏模量的影响F ig .3 D ependence of St content on Young’s modulusof hydrogels大Ζ原因是St 为刚性的疏水性单体,其含量的增大,起到了三个方面的作用:①降低了水凝胶的含水量;②增加了水凝胶结构的刚性;③增加了水凝胶内部疏水基团之间的相互作用,进而增加了水凝胶内部的物理交联Ζ这三方面的作用都有利于水凝胶强度和杨氏模量的提高Ζ加入交联剂所得的水凝胶比不加交联剂的水凝胶具有更高的模量和强度,原因是交联剂的加入增加了水凝胶内部的交联点,降低含水量的同时,也增加了水凝胶内部链段间的相互作用,导致其机械强度增大Ζ因DVB 比EDM A 具有更强的疏水性和刚性,所以由DVB 交联的水凝胶的模量和强度稍高一些Ζ如表1所示Ζ表1 交联剂对水凝胶样品HE M A 70 St 30的拉伸性能与网络参数的影响Tab .1 I nf luence of crossli nkers on ten sile properties and network param eters for hydrogel HE M A 70 St 30样品E M PaΡm ax M Pav e (10-3mo l ・c m -3)M C (kg ・mo l -1)v t(10-3mo l ・c m -3)H E M A 70 St 3019319291027180104350H E M A 70 St 30 EDM A 11971529182812010424011197H E M A 70 St30 EDM A 22061930172916010406012373H E M A 70 St 30 EDM A 32171131153110010387013526H E M A 70 St 30 EDM A 42271732143215010368014638H E M A 70 St 30 EDM A 52421033163416010347015770H E M A 70 St 30 DVB 12011430192818010416011824H E M A 70 St 30 DVB 22141732113017010388013579H E M A 70 St 30 DVB 32301233163218010366015372H E M A 70 St 30 DVB 42461034183511010338017003H E M A 70 St 30 DVB 52621935183714010320018759355 第6期王建全等:H E M A St 共聚水凝胶的溶胀、拉伸性能和网络参数的研究图4 St含量对水凝胶拉伸强度的影响F ig.4 D ependence of St content on tensilestrength of hydrogels在H E M A70 St30水凝胶体系中,随着交联剂用量的增大,水凝胶的模量E与强度呈增大趋势,但加入相同质量分数的交联剂,DVB比EDM A的效果更为明显Ζ如当交联剂质量分数从0增大到5%时,以EDM A交联所得水凝胶的模量增加了25%,拉伸强度增加了16%;而以DVB交联所得水凝胶的模量和强度分别增加了36%和23%Ζ213 水凝胶的有效交联密度和网链摩尔质量根据橡胶弹性理论,参照文献[7,8],由式(4) (5)得到有效交联密度v e和网链摩尔质量M C的计算公式(6)(7)ΖΣ=R T v eΥ1 32(Κ-Κ-2),(4)G=ΣΚ-Κ-2=E3,(5)v e=EΥ-1 323R T,(6)M C=Θdv eΖ(7)式中:Σ为水凝胶单位面积受的力,M Pa;Κ为水凝胶受力时的形变;G为剪切模量;E为杨氏模量;R为摩尔气体常数,81314J・m o l・K-1;T为热力学温度,K;Θd为聚合物干胶密度Ζ如图5所示,随着水凝胶中St含量的增大,有效交联密度v e逐渐增大,网链摩尔质量M C相应地减小Ζ其原因与212中的讨论相同,即疏水成分St含量的增大降低了水凝胶的含水量,加强了疏水基团之间的相互作用,进而增大了水凝胶内部的物理交联ΖD avis等研究N2乙烯基吡咯烷酮 甲基丙烯酸甲酯 双甲基丙烯酸乙二醇酯(V P MM A EDM A)水凝胶时,得到了相似的结论Ζ加入交联剂后比不加交联剂所得的水凝胶内部能够产生更多的交联点,所以加入交联剂所得水凝胶有更高的v e值Ζ图5 水凝胶内部v e和M C值随St含量的变化F ig.5 V ariati on of v e and M C values w ithSt content fo r hydrogels 交联剂类型与用量对H E M A70 St30水凝胶体系v e和M C值的影响已在表1中列出,随着交联剂EDM A或DVB用量的增大,水凝胶内部的交联点增多,导致v e值增大,M C值相应减小Ζ在相同质量分数下,DVB较EDM A对v e值的贡献更大一些,当交联剂用量从0增大至5%时,H E M E70 St30 DVB 体系的v e值增大了35%,而H E M E70 St30 EDM A 体系的v e值只增大了24%Ζ原因来源于两个方面:①DVB摩尔质量为130g・m o l-1,小于EDM A的摩尔质量198g・m o l-1,对于相同质量分数的交联剂而言,DVB具有更多的双键,能够产生更多的交联点,导致有效交联密度较大;②疏水性较强的DVB分子比EDM A在H E M A70 St30体系中能够产生更强的“疏水键合”(hydrophob ic bonding)作用[9],这在一定程度上增加了物理交联,也有利于有效交联密度的增大,在宏观上的反映便是水凝胶模量和强度的提高Ζ为了更好地理解交联剂在H E M E70 St30体系中所起的作用,有必要探讨有效交联密度v e和理论交联密度v t之间的关系,它们在较低的浓度范围内存在线性关系(如式(8)),直线的斜率Β值反映了交联剂在该体系中的交联效率Ζv t可通过式(9)求得[10],所得数据列于表1中Ζv e=Α+Βv t,(8)v t=c f2Ζ(9)式中:c为交联剂浓度,m o l c m3;f为交联剂官能度,对于EDM A和DVB,f=4Ζ图6表示了EDM A和DVB两种交联剂在H E M A70 St30水凝胶体系中有效交联密度v e与理论交联密度v t之间的关系Ζ通过线性拟合(直线相关系数R>0198)可得出两种交联剂的v e2v t关系式为455北京理工大学学报第25卷 EDM A : v e =27113+11194v t ,(10)DVB : v e =27112+11126v t Ζ(11)图6 EDM A 和DVB 在H E M A 70 St 30体系中v e 与v t 之间的关系图F ig .6 P lo ts of v e against v t in H E M A 70 St 30hydrogelsfo r EDM A and DVB根据直线的斜率可知,两种交联剂在H E M A 70 St 30体系中的交联效率基本相同Ζ直线的截距Α反映了不加交联剂的情况下水凝胶的有效交联密度,它主要来自于合成H E M A 时所含有的微量EDM A 杂质产生的化学交联,以及高分子链之间的疏水相互作用和聚合物链之间的缠绕作用而产生的物理交联[11]Ζ这些作用的总和使得H E M E 70 St 30水凝胶体系在不外加交联剂时的有效交联密度v e 约为2711×10-3m o l ・c m -3Ζ214 聚合物2水相互作用参数ς聚合物2溶剂相互作用参数ς反映了高分子与溶剂混合时相互作用能的变化Ζ作者采用的溶剂为水,ς值越高,说明聚合物链段之间的相互作用力越强,而聚合物与水之间的相互作用力越弱Ζ根据文献[7],其值可以根据下式求得: ς=-ln (1-Υ2)+Υ2+v e V w (Υ1 32-2Υ2f-1)Υ22,(12)式中V w 为水的摩尔体积,18c m 3 m o l Ζ对于含5%交联剂EDM A 或DVB 的H E M A St 水凝胶体系,研究了St 含量对聚合物2水相互作用参数ς的影响,示于图7Ζ可以看出,随着St 的质量分数从0增大到50%,ς值由019增大到118,疏水成分St 的增加降低了高聚物与水分子之间的相互作用Ζ文献[12]报道了不同交联度的PH E M A 水凝胶的相互作用参数ς在018到019之间,与本文中结果(以EDM A 和DVB 交联的PH E M A 的ς值分别为0191和0193)相近Ζ在相同交联剂含量的情况下,以DVB交联所得的水凝胶具有更高的ς值,这是由于DVB 比EDM A 具有更强的疏水性能所致Ζ前面已讨论过St 含量的提高增大了水凝胶有效交联密度v e ,文献[9]中也提到V P MM A EDM A 水凝胶以及H E M A V P EDM A 水凝胶体系的v e 随ς的增大而增大,与本文中所得结论一致Ζ水凝胶中St 含量增大,聚合物2水相互作用越来越小,ς值逐渐增大,物理相互作用(此处是疏水基团之间的作用)越来越强,导致了有效交联密度v e 的增大[9]Ζ图7 St 含量对ς值的影响F ig .7 Influence of St content on ςvalues3 结 论研究了St 含量和交联剂的类型和用量对水凝胶溶胀、拉伸性能以及网络结构有关参数,如有效交联密度v e 、网链摩尔质量M C 和聚合物2水相互作用参数ς的影响ΖSt 含量增大,导致水凝胶的平衡水质量分数w 1降低,聚合物体积分数Υ2增大,使水凝胶内部疏水基团间的物理相互作用增大,从而导致水凝胶的有效交联密度v e 增大,网链摩尔质量M C 减小,聚合物2水相互作用参数ς增大;在宏观上则反映了拉伸强度和杨氏模量的增大Ζ对于H E M A 70 St 30水凝胶体系,交联剂EDM A 或DVB 用量的增大,导致w 1降低,Υ2值增大,有效交联密度v e 、拉伸强度和杨氏模量也随之增大,并且在该体系中EDM A 和DVB 的交联效率相近Ζ参考文献:[1] Young C D ,W u J R ,T sou T L .Fabricati on andcharacteristics of po lyH E M A artificial sk in i m p roved tensile p roperties [J ].Journal of M em branes Science ,1998,146(1):83-93.[2] Barnes A ,Co rkh ill P H ,T ighe B J .Synthetichydrogels :3.H ydroxyalky acrylate and m ethacrylate copo lym ers :Surface and m echanical p roperties [J ].Po 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istry,2002,152(1):25-31.(上接第555面)[4] L ou X,V ijayasekaran S,Ch irila T V,et al.Synthesis,physical characterizati on,and bi o logical perfo r m ance of sequential homo interpenetrating po lym er netw o rk sponges based on po ly(22 hydroxyethyl m ethacrylate)[J].Journal of B i om edical M aterial R esearch,1999,47(3):404-411.[5] Young C D,W u J R,T sou T L.H igh2strength,ultra2th in and fiber2reinfo rced pH E M A artificial sk in[J].B i om aterials,1998,19(19):1745-1752.[6] Schoonbrood H A S,A erdts A M,Ger m an A L.D eter m inati on of the intra2and inter mo lecularm icro structure of bulk and em ulsi on copo lym ers ofstyrene and22hydroexyethylm ethacrylate by m eans of p ro ton NM R and gradient po lym er eluti onch rom atography[J].M acromo lecules,1995,28(16):5518-5525.[7] H uglin M B,R ehab M M A M.M echanical andther modynam ic p roperties of butyl acrylate2N2 vinylpyrro lidone hydrogels[J].Po lym er,1987,28(13):2200-2206.[8] Peppas N A,M errill E W.C ro sslinked po ly(vinylalcoho l)hydrogels as s w o llen elastic netw o rk[J].Journal of A pp lied Po lym er Science,1977,21(7):1763-1770.[9] D avis T P,H uglin M B.Effect of compo siti on onp roperties of copo lym eric N2vinyl222pyrro lidone m ethyl m ethacrylate hydrogels and o rganogels[J].Po lym er,1990,31(3):513-519.[10] D avis T P,H uglin M B,Y i p D C F.P roperties ofpo ly(N2vinyl222pyrro lidone)hydrogels cro sslinkedw ith ethylenglyco l di m ethacrylate[J].Po lym er,1988,29(4):701-706.[11] L ou X,Coppenhagen C.M echanical characteristicsof po ly(22hydroxyethyl m ethacrylate)hydrogelscro sslinked w ith vari ous difunti onal compounds[J].Po lym er Internati onal,2001,50(3):319-325. [12] Peppas N A,M oynihan H J,L uch t L M.T hestructure of h igh ly cro sslinked po ly(22hydroxyethylm ethacrylate)hydrogels[J].Journal of B i om edicalM aterial R esearch,1985,19(3):397-411.955 第6期张韫宏等:5,10,15,202四(42羟基苯基)卟啉在TX2100胶束中的光谱研究。
水凝胶的制备与应用研究的开题报告
水凝胶的制备与应用研究的开题报告一、选题背景及意义水凝胶是一种新型材料，随着科技的不断进步，其应用范围也越来越广泛。
水凝胶的制备及其应用的研究已经成为当今材料领域的热点之一。
水凝胶具有优良的吸水性、保水性、稳定性、透气性等特征，其应用前景无限。
目前，水凝胶被广泛应用于农业、医疗、环境保护等领域。
在农业方面，水凝胶可以用于改善土壤质量、提高植物的生长速度和产量；在医疗方面，水凝胶可用于治疗烧伤、创面愈合和牙齿修复等；在环境保护方面，水凝胶可用于吸附海洋污染物等。
因此，水凝胶的制备与应用研究具有重要的价值。
二、研究目的本研究旨在通过水凝胶的制备及性能研究，探究其物理化学特性及应用范围，为水凝胶的进一步开发利用提供理论基础与实验依据。
三、研究内容（1）水凝胶的制备方法研究：选取适当的原料、添加剂，探究不同制备条件对水凝胶成品性能的影响，寻找制备高质量水凝胶的最佳条件。
（2）水凝胶的表征与性能研究：采用物理化学手段对水凝胶的物理与化学特性进行表征分析，探究其吸水、保水、透气等性能，为水凝胶的应用提供理论依据。
（3）水凝胶的应用研究：研究水凝胶在农业、医疗、环境保护等领域的具体应用效果，寻找其优化应用方法，提高应用效率。
四、研究方法（1）实验方法：主要采用试验研究的方法，通过实验设计与数据统计，探究不同制备条件对水凝胶性能的影响，对水凝胶的物理化学特性进行表征与分析，并研究其在不同应用领域的具体应用效果。
（2）文献调研：通过查阅国内外相关文献，了解水凝胶的发展历程及应用研究现状，为本研究提供理论基础与实验依据。
五、预期结果（1）掌握水凝胶的制备方法及影响因素，找到最佳制备条件。
（2）对水凝胶的物理化学特性进行表征，明确其吸水、保水、透气等性能。
（3）研究水凝胶在农业、医疗、环境保护等领域的具体应用效果，提高其应用效率。
硅水凝胶隐形眼镜材料的合成与性能研究
硅水凝胶隐形眼镜材料的合成与性能研究王延龙【摘要】以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、N-乙烯基毗咯烷酮(NVP)和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为单体,以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过本体聚合反应合成新型硅水凝胶角膜接触镜.考察了各单体配比、反应温度等对聚合的影响.结果表明,当反应温度为90℃,反应时间为2h,V(HEMA):V(NVP):V(KH-570) =8∶ 1∶1时,合成的隐形眼镜透氧量(DK/t)达到64.0×10-9(cm3O2·cm)/(cm2·s·mmHg),含水量38％,透光率95.5％以上.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(043)002【总页数】3页(P316-318)【关键词】甲基丙烯酸羟乙酯;本体聚合;硅水凝胶;透氧量【作者】王延龙【作者单位】青岛科技大学化工学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TQ325.7目前，市场上为大众所接受的仍是由水凝胶聚合物制备而成的软性隐形眼镜，它的透氧性与其含水量成正比，传统水凝胶的最大透氧率为40 DK。
但是，材料本身的水分会因蒸发而流失，进而吸收泪液以保持原有含水量，以至造成双眼脱水干涩，如果提高含水量则会降低材料的机械性能［1-2］。
硅水凝胶是一种具有亲水性的有机高分子材料，呈“蜂窝状”结构，可通过有机硅相和水凝胶相两种通道输送氧气，从而具有更高的氧气透过性能，可用于制造高档隐形眼镜。
硅水凝胶与传统水凝胶相比，完美的解决了高透氧性和低含水润湿性不能共存的问题。
因为硅是一种具有较好透氧能力的物质，使氧气能通过双重途径通过隐形眼镜而达到眼部。
另外，有机硅的加入，也同时起到了增强材料机械性能的作用［3］。
因此，对于长时间佩戴隐形眼镜者及容易眼干者，硅水凝胶隐形眼镜有着巨大的优势。
当前对于高透氧性硅水凝胶材料的研究已经发展了三代，多数上市的产品为国外品牌，例如视康、博士伦、强生等，且产品价格较高。
高分子水凝胶综述
高分子水凝胶综述摘要在这篇综述中，笔者以高分子水凝胶为探究的领域，围绕其产生、发展、应用等诸方面，浅层次地加以论述。
论文大体的探讨方式是这样：首先以高分子水凝胶的出现为基点，考察其定义的由来以及与吸水树脂之间的关系；然后以高分子水凝胶潜在应用价值的属性为导向线，对其进行分类，讨论相应的制备方法和水凝胶性能各类表征方法；接着突出强调环境敏感性水凝胶的制备及响应原理；而水凝胶实际应用及缺陷则作为最后系统概括。
关键词：高分子水凝胶应用性能制备产生、定义与比较高分子水凝胶的合成可以追溯到20世纪50年代后期，Wichterle和Lim合成了第一个医用甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）水凝胶[1]。
对于高分子水凝胶的定义，各个文献报道的都很接近，即由带有化学或物理交联的亲水性高分子链形成的三维固体网络[2]，在水环境下高分子水凝胶能够发生吸水溶胀，甚至有的吸水能超过其自重好多倍（图1）图1凝胶吸水溶胀前与溶胀后的比较（左侧为吸水溶胀后，右侧为吸水溶胀前）同时，笔者发现，高分子水凝胶与吸水树脂之间的关联需要被加以认知。
吸水树脂本身就是一种新型功能高分子材料，具有亲水基团，能吸收大量水分而又能保持水分不外流。
当水分子通过扩散作用及毛细作用进入到树脂中时，形成的树脂即称为高分子水凝胶。
也就是说，吸水树脂是高分子水凝胶的前身，且当树脂经吸水后才成为水凝胶。
此外，对于高分子水凝胶的吸水并且保水的机理也需要加以阐述。
从化学结构上来分析，凝胶是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。
在凝胶的交联网格里，必然存在很多疏水性基团朝外，亲水性基团朝里的结构，在这样的结构下，亲水性基团与水分子以氢键等方式进行结合，疏水性基团在外头形成的屏障可以有效地间隔不同的内亲水网格，起到容纳水分子容器的作用（图2）。
OOH R O H R OO H R O OH RO OH R O OHR OOH OHH图2 凝胶保持水分子示意图图2中，右下侧的疏水性基团是朝内的，这表明凝胶亲水性网格结构内部也是含有非亲水性基团的；而水分子与亲水链上的氧之间形成了氢键。
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2.实验没有进行单体的纯化等复杂过程，也没有引 入其他试剂，绿色环保，反应时间也较短
3.通过PEG引入会降低材料本身的免疫反应
洗涤 干燥
38
红外分析
物质结构
溶胀率
1.不同温度下溶胀率 2.不同PH下溶胀率 3.不同离子强度下溶胀率
1.对比不同的溶胀率，寻访 医学应用所需
2.侧面反映聚合物的形成
杨氏模量 玻璃转化温度 BSA蛋白吸附
细胞培养
杨氏模量E 最大强度 δmax 最大应力εmax
1.聚合物的形成 2.是否适合人体环境
HEMA基高分子水凝胶开题报告
pHEMA水凝胶特点：
高的吸水性，无毒无害，良好的生物相容性
缺点：
聚合物由于较差的机械强度，渗透性不足以 及吸水能力较弱等劣势，使其的使用受到了 一定的限制。
2.几类HEMA-基高分子水凝胶以及应用
PEG/HEMA聚合物 HEMA离子型聚合电解质材料
应用：
2. 多用PEG修饰剂来改性HEMA，PEG成本廉价，使用较少
3. 虽然生物相容性较好，但仍有一定免疫反应
4. 对细胞的粘附相对于HEMA有一定提高，但是仍然不是特别 好
5. HEMA单体预处理，而且在实验反应过程中，加入交联剂， 催化剂，以及有害的有机溶剂等，使得在生物应用方面限制。
预期解决方案：
特征： （一）对细胞亲和力强，在体内易被清除。 （二）制备条件温和，为研制多肽、蛋白质类药物新剂型
创造条件。 （三）能模拟类似于病毒的结构，作为基因载体。 （四）聚阴离子作为药物载体具有抗病毒的潜力。
1.生物应用——细胞粘附
细胞的铺展： 器官的形成，伤口治疗，以及恶性肿瘤等
。
PHEMA缺点：
4.改善其机械强度
实验设计
HEMA+METAC+P EG（4000）
+AIBN(0.1%w/w)
n(HEMA/METAC)=10 m = (HEMA/PEG) 5,10,15
磁力搅拌，氮气保护
入密封容器
60度2h 70度4h 85度1h
红外分析 溶胀率 杨 氏模量 玻璃转化温度 BSA吸附 生物相容性
（1）细胞粘附
（2）蛋白吸附ຫໍສະໝຸດ （3）药物释放PEG/HEMA聚合物
特点：高度的亲水性，在水溶液中有较大的水动力 学体积，并且没有免疫原性、生物相容性好、无毒 、体内零积累
PEG的引入不但提高了HEMA的亲水性,同时还赋予 材料新的特性和功能。
HEMA 32.9mM+ PEG 0.33 g+乙二醇
3.药物释放
优势：
(1)增加药物的作用时间； (2)提高药物的选择性； (3)降低小分子药物的毒性： (4)克服药剂剂型中所遇到的困难问题； (5)载体能把药物输送到体内确定的部位(靶位)，药 物释放后，高分子载体不会在体内长时间积累，可 排出或水解后被吸收。
问题总结：
1. HEMA基水凝胶经过改性之后机械性能变差
+EGDMA 0.53mM
制备方法
过硫酸钾 0.04mM+硫酸 钾10.3mM+水
0.2mM
氮气 30min
60度72h
室温干燥 两周
剪成纽 扣样
重蒸水 一周
聚合物
HEMA离子聚合电解质
离子聚合物（ionic polymers）：在酸性或碱性
介质中可产生解离，形成带正电荷或负电荷的高分子材料 ，又称“聚电解质”（polyelectrolyte）
研究合成材料对蛋白 质的吸附效果，以便
生物应用
相容性
总结
1.实验合成出一种新的半互穿结构的水凝胶 p(HEMA-co-METAC)-PEG，通过对这种材料进 行一系列表征，从而制备出生物医学所需要的高 分子材料。
2.通过研究这种生物材料在对牛血清蛋白的吸附， 从而判断出适合哪种生物医用材料。
谢谢！！
生物惰性，活体中纤维细胞粘附性受到pHEMA的制 约，细胞也不能铺展，展示正常的细胞形态。
2.蛋白吸附
吸附正影响
免疫诊断化验、药 物释放体系的设计 、蛋白质的分离纯 化、酶的固定化(物 理吸附)、生物传感 器的构建等方面
吸附负影响
血栓的形成、滤膜 污染等
研究蛋白质分子在共聚物水凝胶上的吸附量，探讨蛋白质的 沉积和膜的相互作用，从而揭示生物材料的生物相容性，对材 料的评价、研制及改性具有重要的指导意义。