最新水凝胶.ppt课件.ppt

《最新水凝胶.ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、水凝胶.摘　要　用环氧氯丙烷作交联剂,制备了一种聚乙烯醇(PVA)水凝胶。用FTIR和GPC方法对其结构作了表征。在干凝胶中逐步加水使其溶胀,通过差示扫描量热(DSC)方法测量溶胀水凝胶中不同状态水的含量化，来研究凝胶的溶胀特性。结果表明,当水进入干凝胶网络后首先与网络链上的亲水基团通过氢键的结合形成冻结水与自由水两种状态直至达到平衡溶胀为止。聚合物水凝胶是由化学交联键或物理作用力形成的三维网络聚合物,其特性是能够吸收溶剂水而溶胀.聚乙烯醇(PVA)水凝胶由于毒性低生物相容性好等特点，它在生物、

2、医学、微生物、食品等领域都有广泛的应用。PVA水凝胶的制备方法主要分为物理交联法（冰冻熔融法与冰冻-真空脱水法）与化学交联法（化学试剂交联与辐射交联）两种。而在对水凝胶制备、性能研究的同时,研究者们1.2.2红外测试PVA采用溶液浇铸成膜,干胶采用粉末KBr压片共研磨法进行傅立叶红外光谱测试，扫描次数32，分辨率4cm。1.2.3DSC测试分别秤取不同含水率的PVA水凝胶约10mg，密闭于DSC义上冻结至-40℃，然后以2K/min的升温速率开始扫描到40℃在氮气氛围下进行，其流量为100mL/

3、min。2结果与讨论2.1水凝胶的表征首先对原始聚乙烯醇试样作了作了凝胶色谱分析，所得结果有图1.该试样在水溶液中呈现双峰，指示聚乙烯醇在测试条件下产生了显著的自绨合，所形成的绨合团簇的重量分数为0.207。表1列出了对两个峰分别作为分子量计算的结果，计算时按PEG和PEO的校准关系。从表1的结果可见，绨合团簇（peak1）的分子量约是线型PVA(peak2)分子量的40倍。数均聚合度为1250.测量算得到粘均聚合度为2560.聚乙烯醇水凝胶在水中的重量平衡溶胀比Qw=2.84,换算成体积平衡

4、溶胀比（PVA比重为1.11）Q=3.04，利用Flory平衡溶胀方程：计算PVA试样的整体表观重均与数均分子量,除以试样中重复结构单元的分子量,得到PVA试样的重均聚合度为5440,估算相邻两交联点的平均分子量Mc为712,相当于16个重复结构单元.这样,从GPC所得的数均聚合度估计,平均每条分子链上有78个交联点。实验测得的PVA水凝胶的交联度为1/Mc=0.00114这个数值大大低于全部环氧氯丙烷进行交联反应所得的理论值（大约为0.0114）。由于化学交联PVA凝胶的形成，即产生交联联反应

5、的条件是环氧氯丙烷与PVA的反应必须在分子间发生.而不可避免的两者之间的反应也会在分子内发生(较低的反应温度和较高的溶液粘度不利于分子的扩散使这种反应的可能性更大),使大部分环氧氯丙烷没有发挥交联剂的作用,从而导致实际的交联度大大低于理论值。聚乙烯醇—EPI甘水凝胶（a）和原始聚乙烯醇（b）的红外光谱图分别画在图2上。在光谱谱图（a）、（b）中，3437、3319处的吸收峰分别是PVA—EPI干凝胶、PVA中的O—H伸缩振动的吸收峰，且为强吸收，说明聚合物具有很强的亲水性。光谱（b）中1095处

6、是c—o—c的不对称伸缩振动，而在光谱（a）中由于有新的醚基生成，此处的吸收峰变宽。光谱（a）在780-750间不存在明显的吸收峰，说明参加反映的EPI中—Cl基本上被取代，并且反映产物中没有残留的EPI。2.2水凝胶中水的状态各个含水率不同的水凝胶经冻结后从冻结温度-40℃所得是升温曲线如图3（a），在此温度区间，DSC升温曲线反映的是试样中所含冻结水的吸收热熔融而产生的热流。从图3（a）可以清楚看到，当干胶试样中加入少量水，例如含水率等于0.107是，DSC升温扫描曲线没有明显的吸热峰的存在

7、，仅仅表现出试样的等压热容没有改变。这说明所加入的水全部与网链形成水合物，水合物中的水不能冻结，称之为非冻结水。当含水率大于0.107后，开始出现冰冻水的熔融峰。将含水率介于0.204~0.378之间的试样发生相转变的区域放大，如图3（b）所示，途中曲线出现两个明显的熔融峰，只这说明PVA-EPI水凝胶中至少存在两种状态的冰冻水，即自由水与可冻结结合水，分别以peak1和prak2表示，随着含水率的进一步增大，两种冰冻水的熔融峰重叠在一起，这可能由于两者的向转变温度靠近有关。表2给出的peak1

8、和peak2对应的水的向转变温度与相转变焓。不同状态下的冰冻水的重量(Wfn)(包括自由水的重量(Wf1)与可冻结结合水的重量(Wf2)可以通过关系式:计算，试中Ws是溶胀水凝胶的重量，ΔHmm是升温过程中样品在peak1与peak2时的熔融焓，下标n表示水的不同状态，ΔH0m是水在不同温度下的熔融焓，按下式计算：ΔCp是过冷水与冰的热熔差，ΔH0(T=273K)=333.5J/g。peak1和peak2部分由于峰型的不对称因此我们简单地利用直线在两峰之间的最低点将Peak1和Peak2分开.这