聚甲基丙烯酸水凝胶的制备研究.pdf

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1、第31卷第5期周口师范学院学报2014年9月Vo1．31No．5JournalofZhoukouNormalUniversitySep．2014聚甲基丙烯酸水凝胶的制备研究孟立山，李书静，姚新建(1．周口师范学院化学化工学院，河南周口466001；2．周口市安全生产应急救援指挥中心，河南周口466000)摘要：以甲基丙烯酸为原料，N，N’

2、亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸钾为引发剂，自由基引发聚合制备聚甲基丙烯酸水凝胶，研究了聚甲基丙烯酸水凝胶的溶胀率、保水率，讨论了交联剂、引发剂的用量以及pH、盐溶液浓度对溶胀性能

3、的影响．实验结果表明：当合成温度为7O℃时，pH一8，盐溶液浓度为0，交联剂、引发剂用量分别为反应物质量的0．6，1．0，制备出来的水凝胶的溶胀性能最好．关键词：聚甲基丙烯酸；溶胀率；水凝胶中图分类号：TQ427文献标志码：A文章编号：1671—9476(2014)05—0073—03水凝胶可以定义为介于固体与液体之间，在水1．2聚甲基丙烯酸水凝胶的制备中溶胀并保持大量水分而又不溶解的三维网络或取一定量的甲基丙烯酸、N，N，-亚甲基双丙烯互穿网络的聚合物l_1]．智能水凝胶表现在对pH、酰胺、蒸馏水于烧杯中混合均匀，

4、放入一定温度的温度、光、溶剂组成、离子强度、压力电场等外界环恒温水浴锅中加热．取一定量过硫酸钾，加入混合境反应敏感]，在药物控释、记忆原件开关、化工溶液中，混合均匀后，倒人干净的试管中，向试管通分离、生物工程等领域具有良好的应用与发展前氮气后，将试管口用保鲜膜封好，恒温水浴加热，得景．所以，智能水凝胶的研究备受人们的关注．无色透明水凝胶．将制得的水凝胶切块，放人盛有笔者以甲基丙烯酸为原料，研究了它在不同的蒸馏水的烧杯中浸泡纯化．将干燥箱温度调为8OpH、离子浓度以及交联剂、引发剂用量影响下的相℃，纯化后的水凝胶放进干

5、燥箱中干燥．关性质．1．3聚甲基丙烯酸水凝胶的溶胀率测定取一块约0．5cm。干燥过的水凝胶，称重．将1实验部分其浸泡在蒸馏水中溶胀一定时间，取出，用滤纸吸1．1仪器与试剂去其表面的水，称其质量．用如下公式计算溶胀率：甲基丙烯酸(化学纯，国药集团化学试剂有限SR===(Wd—W)／w×100％公司，经减压蒸馏处理)；过硫酸钾(分析纯，天津市其中，w为干胶质量，Ⅳ为吸水后的质量．福晨化学试剂，经重结晶处理)；N，NL亚甲基双丙2结果与讨论烯酰胺(化学纯，上海展云化工有限公司)；HH—S6恒温水浴锅(巩义市予华仪器有限责任

6、公司)；2．1聚甲基丙烯酸水凝胶溶胀动力学AL电子天平(梅特勒一托利多仪器上海有限公将制备的水凝胶切块、纯化、烘干后，测定水凝司)；恒温磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公胶的溶胀动力学，结果如图1所示．实验表明，水凝司)等．胶溶胀率随着时间的延长而增大．当放置32h后，溶胀率最大，达到溶胀平衡．这是由于高分子共聚收稿日期：2014—05—17；修回日期：2014—06—20基金项目：河南省基础与前沿技术研究计划项目(No．122300410285)作者简介：孟立山(1982一)，男，河南沈丘人，工程师，研究方向：功

7、能高分子．*通信作者：姚新建(1965一)，男，河南扶沟人，教授，E—mail：yaoxin]Jan@sohu．com74周口师范学院学报2014年9月物中含有羧基．在较低温度下，高分子中羧基存在的平衡溶胀率也会较小．氢键作用，导致整个高分子链相互缠绕，呈现出收缩状态．随着时间的延长，氢键破坏得越多，从而导致缠绕的高分子链逐渐打开．因而随时问的延长溶胀率也逐渐增大．mI图3引发剂用量对平衡溶胀率的影响曲线图2．4盐溶液浓度对聚甲基丙烯酸水凝胶的影响取7份由交联剂、引发剂用量分别为反应物质量的0．6，1．0条件下制备出

8、来的水凝胶，依次)放入到一定浓度的氯化钠溶液中浸泡溶胀，计算溶图1溶胀率随时间的变化曲线图胀率，测定聚甲基丙烯酸水凝胶受氯化钠溶液的影2．2交联剂量对聚甲基丙烯酸水凝胶的影晌响，结果如图4所示．结果表明：凝胶的溶胀率随着制备6份交联剂量不同、其他物质用量和反应盐溶液浓度的增大而减小．这是因为盐溶液浓度的环境相同的水凝胶，放人蒸馏水中浸泡溶胀，计算增大，导致溶液极性的增加，更加利于大分子问的溶胀率，测定聚甲基丙烯酸水凝胶受交联剂量的影疏水作用，从而使水和大分子之间的相互作用减响，结果如图2所示．结果表明：交联剂为反应物

9、质弱；另一方面，盐浓度除了改变渗透压外，还能影量的0．6时，溶胀性能最好．交联剂量较小时，形响到水凝胶周围水分子结构，导致水凝胶收缩作用成的交联点过少，不易形成三维网络结构，溶胀率力加强、溶胀率降低]．低．随着交联剂量增加，平衡溶胀率增加．交联剂用2o0o量过多时，交联点过多，使得各交联点之间的间距1I∞变小，溶胀性能下降，溶胀率变小．1●∞§