聚丙烯酸酯水凝胶的制备及其光学性能的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文聚丙烯酸酯水凝胶的制备及其光学性能的研究摘要聚丙烯酸酯水凝胶因其优异的光学性能和生物相容性而广泛用作人工晶状体及隐形眼镜材料。本文以研制可用于人工晶状体的聚丙烯酸酯水凝胶生物替代材料为主要目的，研究了亲水性单体甲基丙烯酸一p一羟乙酯(HEMA)与疏水性单体甲基丙烯酸酯甲酯(MMA)或甲基丙烯酸丁酯(BMA)在三段温度下的本体共聚，制得透光性能好、弹性好、可折叠、吸水性适中的丙烯酸酯水凝胶，并考察了不同单体配伍的聚合物及其水凝胶的透光性能、钙盐沉积、平衡含水量等的变化规律。论文主要工作如下：(1)以砸MA和MMA或BMA为单体，偶氮二异丁腈(A

2、IBN)为引发剂(用量O．1叭％)，三乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)为交联剂，于60℃下25min、50℃F60h、80℃下10h分三段进行本体聚合反应，用去离子水浸泡后得丙烯酸酯水凝胶，单体转化率接近100％。(2)在400～700nm可见光波长范围内，研究了不同质量比(100：O、90：10、70：30、50：50、30：70、O：100)的HEMA和MMA共聚物及其水凝胶的透光性能，并考察了单体及交联剂的配伍对材料表面硬度、平衡含水量的影响。结果表明，所得丙烯酸酯聚合物及其水凝胶的平均透光率和平衡含水量随亲水性单体眦MA比例的增加而升高，且水凝胶的平均透光率比

3、聚合物的稍高，但是硬度则随亲水性单体的增加而降低，且水北京化工大学硕士学位论文凝胶的硬度与聚合物相比大幅度降低。同时，随着交联剂TEGDA用量的增加，聚合物及其水凝胶的平均透光率和平衡含水量均降低。(3)首次通过Fresnel关系式和实测透光率，经近似推导得到聚合物及水凝胶的折光指数；通过基团对克分子折射度的贡献，计算得聚合物及其水凝胶的折光指数；两者结合得到HEMA和MMA共聚物的折光指数在1．49左右；HEMA和i．BMA共聚物的折光指数在1．49～1．48范围；皿MA和n．BMA共聚物的折光指数在1．48～1．47范围。(4)首次通过平均透光率的变化，研究了不

4、同水凝胶在模拟人眼房水的含有钙离子的磷酸钠盐缓冲溶液中的钙盐沉积效应，结果表明水凝胶在缓冲液中浸泡时间46d，其透光率变化很小，且依然保持较高水平。(5)综合水凝胶的各项性能，得到制备水凝胶最佳的工艺条件，即当亲水单体HEMA与疏水单体MMA的质量比为90：lO时，所得共聚物水凝胶的透光率达92．8％，超过国家标准对软性接触镜透光率的要求(92％)，邵氏A硬度30，平衡含水量57．1％，在含钙环境中可保持较高的透光率，有望成为一种适宜应用于眼部的合成生物医用材料。关键词：水凝胶，聚丙烯酸酯，人工晶状体，光学性能，折光指数II北京化工大学硕士学位论文PREPARATI

5、oNANDoPTICALPRoPERTIESoFPoI』jcr(ACRYLICESTER)HYDRoGELABSTRACTPoly(ac聊icester)hydrogelswerewidelyusedinintraocularlensa11dcontact1ensduetotheirexcellentopticalpropertiesandbioconlpatibility：Inthepresentwork，al(indofpoly(ac巧licester)hydrogelreplacementbiomaterialwaspr印aredwhichwantedtobe

6、usedinintraocularlens．Thebulkcopolyme^zationbehaViorofhydrophilichydroxyemylmethac巧latewimhydrophobicmethylmetha巧lateorbutylmetharylatewasstudiedduring也reestepswithdin’erentpolyInerizationtemperature．ThispolymerizingprocesscouldbeusedtopI℃pa]rI。p01y(acD，1icester)hydrogelwithgoodoptical

7、andgoodelasticperf．0rmance，foldableandmoderatewaterabsorbingcapaci哆P01y(ac聊icester)homop01ymerandcopolymerwerepreparedbythea

8、boVepI。ocess，andtheopticalpe怕彻ance，calciumdeposits，glasstr{msitionteIllpemre，equilibriumwatercontentofpolymersanditshydrogelsobtainedbydiffIerentratiosofmonome