浅析直链型与支链型疏水缔合水凝胶的机械性能与溶胀行为

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1、浅析直链型与支链型疏水缔合水凝胶的机械性能与溶胀行为水凝胶具有独特的三维X络结构，能吸收大量水分并维持形态，是一种与细胞质基质形态类似的橡胶材料，具有生物相容性好及刺激响应性强等优点，广泛应用于药物缓释、组织工程、环境工程及智能材料等领域.但传统化学交联水凝胶存在机械性能较弱、合成时所使用的化学交联剂及合成的凝胶的水解产物对人体和环境有害等缺陷.因此，高强度、低污染的绿色凝胶成为人们致力研发的目标.目前，高力学强度水凝胶主要有双X络结构水凝胶、互穿X络水凝胶、纳米复合水凝胶、滑动环水凝胶、tetra-PEG水凝胶、星型或树枝状大分子水凝胶及疏水改性水凝胶.其中，疏水改性水凝胶

2、不需要化学交联剂且力学强度高，适合作为生物载体材料.水凝胶的宏观性能(力学强度或溶胀行为等)依赖于其微观X络的交联方式及交联点形态.疏水缔合水凝胶由胶束聚合而成，其交联点一般为疏水单体的疏水端通过疏水-疏水作用，在表面活性剂的协助下在水中形成动态平衡的疏水缔合微区.常见的疏水单体有丙烯酸十二酯、丙烯酸十八酯、己内酯及辛基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯(OP-AC)等.以OP-AC为主的疏水缔合水凝胶在拉伸强度、水中寿命与溶胀倍数、温度敏感及自愈合等性能上都取得了突破性进展，但其水解产物对环境有害.　　本文以丙烯酰胺AM(10%，质量分数)为亲水单体，以脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯[AEO-

3、AC-n-m，n为疏水端烷基链碳的数目，m为亲水端PEG链的长度;n，m=13，5;10，5;13，10;其中AEO-AC-10-5和AEO-AC-13-10疏水端为异构支化碳链;AEO-AC-13-5疏水端为十二烷基与十四烷基直碳链按1∶1(摩尔比)混合，疏水端数目n取平均值13]为疏水单体，以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂，以过硫酸钾(KPS)为引发剂，通过胶束聚合制备了3种疏水缔合水凝胶AEO-AC-n-m-AM(n，m=13，5;10，5;13，10).通过改变疏水单体的种类、含量及其与表面活性剂的摩尔比，从微观上改变了有效缔合点的缔合强度、X络中有效缔合点的密

4、度及X链上有效缔合点的分布，实现了对凝胶机械强度、溶胀程度及水中寿命等宏观性能的调控.AEO-AC-n-m-AM凝胶对环境无害，直链型的AEO-AC-13-5-AM水凝胶具有较高机械性能，在水中寿命较长;而支链型的AEO-AC-10-5-AM和AEO-AC-13-10-AM水凝胶可迅速在水中降解，且机械性能相对较弱.　　1实验部分　　1.1试剂与仪器　　脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-n-m(n，m=13，5;10，5;13，10)，工业级，江苏省海安石油化工厂;丙烯酰胺(AM)，分析纯，天津市福晨化学试剂厂，重结晶处理;十二烷基硫酸钠(SDS)，化学纯，天津市光复精细化工研究所;过

5、硫酸钾(KPS)，分析纯，北京化工厂;丙烯酰氯(AC)，工业级，上海海曲化工有限公司;二氯甲烷、三乙胺(TEA)和四氢呋喃(THF)，北京化工厂，重新蒸馏使用.　　日本Shimadzu公司AutographAG-I型电子万能试验机;美国NicoletInstrumentCorporation公司Avatar360型傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪;德国Bruker公司Vector22型傅里叶紫外-可见光谱(UVVis)仪.　　1.2AEO-AC的制备　　将0.25molAEO-n-m(n，m=13，5;10，5;13，10)，0.30molTEA与250mL二氯甲烷依次加入5

6、00mL的三颈烧瓶中，冰水浴30min，使体系温度降至0℃;将0.375molAC溶于67.8mL二氯甲烷中，逐滴加入上述溶液中，于0～5℃反应12h得到AEO-AC-n-m粗产物;反应结束后抽滤除盐，旋转蒸发除去溶剂，用乙醚萃取，在室温下真空干燥，得到AEO-AC-n-m(n，m=13，5;10，5;13，10).　　1.3AEO-AC-n-m与SDS水分散体系的制备及透明性测试　　分别配制疏水单体AEO-AC-n-m(n，m=13，5;10，5;13，10)和表面活性剂SDS的水分散体系:疏水单体均为0.422mmol，SDS分别为0，0.042，0.106，0.169，

7、0.211，0.253，0.317，0.380，0.422，0.630，0.840，1.266，1.688mmol.加蒸馏水至体系总质量30g，于50℃水浴中机械搅拌12h，充分搅拌均匀后，取2mL溶液置于样品池中，用紫外-可见光谱仪测试透过率.SDS与AEO-AC的摩尔比R分别为0，0.1，0.25，0.4，0.5，0.6，0.75，0.9，1.0，1.5，2.0，3.0，4.0.　　1.4AEO-AC-n-m-AM凝胶的制备　　将0.422mmolAEO-AC-13-5与42.2mmolAM和0.4