智能水凝胶的研究进展_杨猛

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2、水凝胶的研究进展_杨猛31智能水凝胶的研究进展_杨猛31智能水凝胶的研究进展_杨猛31智能水凝胶的研究进展_杨猛31智能水凝胶的研究进展_杨猛31智能水凝胶的研究进展_杨猛31综述专论（）：化工科技，２０１５，２３１６６～７１ＳＣＩＥＮＣＥ　＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ智能水凝胶的研究进展＊杨　猛１，周树柏１，刘凤岐２＊＊（）抚顺哥俩好化学有限公司，辽宁抚顺１吉林大学化学学院，吉林长春１１．１３２１７；２．３００１２摘　要：智能水凝胶是指在外界环境（如温度、电场等）发生变化时，性

3、质随之发生相应改变Ｈ值、ｐ的水凝胶，即具有环境响应性。水凝胶尤其是智能水凝胶由于其迷人的性质及潜在的应用引起广大科作者详细介绍了ｐ温度敏技工作者的研究兴趣。根据智能水凝胶对环境的响应情况，Ｈ敏感性水凝胶、感性水凝胶、光敏感性水凝胶、电场敏感性水凝胶、磁敏感性水凝胶、盐敏感性水凝胶、化学物质敏感性同时对智能水凝胶的研究方向和应用前景进行了展望。水凝胶以及多重敏感性水凝胶的研究情况，关键词：水凝胶；智能；敏感；响应（）中图分类号：Ｏ６３１　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００８０５１１２０１５０１００６６０６　－

4、－－水凝胶是一类含有亲水基团能在水中溶胀而是不溶解的具有三维网络结构的高分子聚合物，一种特殊的软湿性材料。智能水凝胶是指在外界环境发生变化时（如温度、电场、溶剂性Ｈ值、ｐ质、光强度和光波长、压力、离子强度等）凝胶的性质随之发生相应的变化。近年来很多研究工作者对具有环境响应性水凝胶的研究做了大量报道。根据智能水凝胶对环境的响应情况可以分为：单一响应性水凝胶、双重响应性水凝胶和多重响应性水凝胶。单一响应性水凝胶根据不同的响应情况又可以分为：温度敏感性水Ｈ敏感性水凝胶、ｐ凝胶、光敏感性水凝胶、电场敏感性水凝胶、磁敏

5、感性水凝胶、化学物质敏感性水凝胶等。水凝胶尤其是智能水凝胶由于其迷人的性质及潜在的应用引起广大科技工作者的研究兴趣。这些基团发生电离造成聚的ｐＨ值发生变化时，离子相互作用及合物链内或链间氢键相互作用、聚合物内外的离子浓度、聚合物与溶剂间的相互作用发生变化，从而导致凝胶网络结构发生变化引起聚合物链蜷缩或伸展，反映在宏观上则是水凝胶发生体积相变即对外界ｐＨ值的变化产生了响应。这类凝胶按照解离基团的类型可分为阴离阳离子和两性离子３种类型。３种凝胶通常子、情况下随ｐＨ值变化时溶胀度的变化规律见［１］。图１１　ｐＨ敏感

6、性水凝胶研究最为广泛的Ｈ响应水凝胶是最重要、ｐ响应性水凝胶之一。ｐＨ敏感性水凝胶能随着外界ｐ如溶胀度、形状Ｈ值变化而发生性质改变（，等）通常在凝胶的聚合物链上含有可离子化的酸性或碱性基团，如羧基、磺酸基或氨基等。当外界）。国家自然科学基金项目（２１１７４０５３＊基金项目：。通讯联系人＊＊，作者简介：杨　猛（男，吉林永吉人，抚顺哥俩好１９８２－）化学有限公司高级工程师，博士，主要从事胶粘剂及水性聚合物研究。收稿日期：２０１４１０２８－－Ｈ值ｐ图１　不同类型ｐＨ敏感凝胶的通常的相变行为阴离子型ｐＨ敏感水凝胶的可离

7、子化基团通常为羧基，对于丙烯酸类水凝胶而言，在低ｐＨ值溶液中凝胶处于收缩状态，Ｈ值升高至中性时，ｐ凝胶的溶胀度迅速增大，当溶液的ｐＨ值再升高至强碱时凝胶又开始收缩。这是由于介质的ｐＨ值较低时，凝胶中可离子化基团几乎不离解，体系第１期杨　猛，等．智能水凝胶的研究进展６７内没有静电斥力的作用，同时在此时阴离子基团之间存在较强的氢键作用使得分子链收缩，因此凝胶的溶胀度很低；随着ｐ可离解基Ｈ值的升高，离子间的静电斥力使得分子链伸展团迅速解离，溶胀度开始变大；当ｐ凝胶网络变大，Ｈ值继续升高至强碱时，此时离解完全而且凝胶

8、内、外离子浓度基本相等，凝胶内外的渗透压趋于零，凝胶逐渐［］收缩。Ｈ　Ｍ　Ｎｉ等人２在乙醇溶液中通过自由基共聚合丙烯酰胺－甲基丙烯酸－Ｎ，Ｎ亚甲基双丙烯溶胀度呈现典型的两性离子水凝胶的“型变Ｖ”化。在酸性条件下氨基的离子化羧基、在碱性条件下羧基离子化使得在酸碱条件下凝胶体系中均凝存在静电排斥作用使得凝胶分子链趋于伸展，而在中性时（酸碱基团胶的溶胀度大；Ｈ＜８）４＜ｐ均存在部分离子化，由于阴阳离子的配