水凝胶溶胀度

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1、l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（swellingcapacity）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

2、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。

3、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

4、聚时，聚合物的临界溶解温度则下降。国内对聚N取代丙烯酰胺类水凝胶的温度敏感性也进行了一些研究。张先正等以AAm与NIPAAm共聚合成了具有快速温度敏感的水凝胶，研究发现AAm的用量对凝胶临界溶解温度有着较大的影响。王昌华等利用丙烯酸(3-磺酸钾)丙酯(SPAP)与NIPAAm共聚，制备了P(NIPAAm-co-SPAP)水凝胶，发现该凝胶的临界溶解温度在人体温度(37℃)附近。另外，一些研究还发现，有些水凝胶的溶胀比随温度的升高而增加，反之则降低，表现为热胀性，这类水凝胶称为高温溶解型温度敏感性水凝胶。Hiroki等合成的

5、聚(N，N-二甲基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸丁酯)与聚丙烯酸的互穿网络水凝胶就具有这种温度响应特性。当前合成出的温度敏感性水凝胶普遍存在强度较低的弱点。这主要是由于温度敏感性水凝胶一般含有一定比例的疏水和亲水基团，凝胶内部容易出现相分离，使得凝胶在溶胀后内部出现裂纹而容易破碎。温度敏感性水凝胶的这一弱点，在很大程度上限制了它在生物机械以及膜分离系统等领域的应用。因此，如何在保证凝胶温度敏感性的前提下，制备出强度较高的水凝胶，是一个急需解决的问题。在凝胶的众多增强方法中，互穿网络(IPN)技术是一个很好的选择

6、。利用互穿网络技术合成出的水凝胶，既能保持原有各组分的特性，又能通过聚合物网络间的相互缠结而起到对凝胶的增强作用。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。同一条件下的交联密度越大,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的用量。l凝胶消溶胀性能的测定将在50℃下达到溶胀平衡的水凝胶准确称重然后迅速将凝胶放入60℃的去离子水中。每隔一定时间将凝胶取出，擦干表面水份，称重。凝胶含水率(WR)可由下式进行计算。其中，Wd代表干凝胶的质量;

7、We代表凝胶在50℃下达到溶胀平衡的质量;Wt代表凝胶在60℃蒸馏水中消溶胀一定时间后的质量。l凝胶抗压缩强度的测定由于吸水后的凝胶的抗压缩力学性能与橡胶接近，因此用橡胶的压阻实验来表征凝胶的抗压缩强度。将干凝胶放入去离子水中，控制吸水时间以得到溶胀度相同的凝胶，然后将凝胶放入密闭容器中，在30℃的环境下放置4h，使凝胶溶胀均匀，凝胶的溶胀度由Eq。将凝胶切成10mm×10mm×10mm的正方体，在CMT-6104型万能力学测试仪上进行凝胶的橡胶压阻性能测试，压缩速度为1mm/min，直至凝胶破裂。凝胶的抗压缩强度(str

8、essstrength)由以下公式计算:其中F为试样截面受到的力，S为试样的截面积。l敷料的功能与主要指标理想的敷料应具有如下功能[[33]:防止水分与体液的损失;覆盖及保护创面不受感染;良好的生物相容性;透气，保湿性良好:与创面有有较好的粘合力，不产生变形;有足够的机械强度支持细胞分化增生;表面具有足