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摘 要

水凝胶作为新型的智能材料之一，日前研究越来越受到人们的重视。其中，pH值敏感型水凝胶占据着非常重要的位置，应用在生物、医药等诸多领域当中，对社会的发展起着非常重要的作用。本篇文章简述了水凝胶的类型及其性质，对pH值敏感型水凝胶常用的制备方法做了简要的阐述，分别论述了阴离子型、阳离子性以及两性型水凝胶的作用原理，对其结构作了较为详细的阐述，用α-甲基丙烯酸和N-异丙基丙烯酰胺在紫外光的照射下共聚产生水凝胶P(NIPA—CO—MA)，通过改变引发剂的加入量以及MA的添加量探究其在不同pH值中的溶胀程度，并分析形成该现象的原因。

关键词：pH敏感 水凝胶 溶胀性能

Study on the preparation of pH sensitive hydrogel

and its swelling properties

Abstract

As one of the new intelligent materials, hydrogel has attracted more and more attention. Among them, the pH sensitive hydrogel occupies a very important position, which plays an important role in the development of society in many fields such as biology and medicine. In this paper, the types and properties of hydrogels are briefly described. The preparation methods of pH sensitive hydrogels are briefly described. The action principles of anionic hydrogels, cationic hydrogels and amphoteric hydrogels are discussed respectively. Its structure is described in detail.Hydrogels were synthesized by copolymerization of alpha methacrylic acid and N- isopropyl acrylamide under UV irradiation.By changing the amount of initiator and MA, the swelling degree of MA in different pH was studied, and the reason of the phenomenon was analyzed.

Key Words: pH sensitive; hydrogels; Swelling performance

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1水凝胶 1

1.1.1水凝胶的分类 1

1.1.2水凝胶的特性 1

1.2 pH敏感型水凝胶的概述 1

1.3 pH敏感型水凝胶的制备途径 2

1.3.1交联聚合 2

1.3.2接枝共聚 2

1.3.3互穿网络 2

1.4 pH值敏感型水凝胶的作用机理 3

1.5 pH敏感型水凝胶的结构 4

1.6 研究目的、途径及意义 4

第二章 实验部分 6

2.1实验仪器与药品 6

2.1.1设备 6

2.1.2药品 7

2.1.3常用的玻璃仪器 7

2.2实验内容 7

2.2.1聚（N-异丙基丙烯酰胺/ɑ-甲基丙烯酸）水凝胶的制备 7

2.2.2聚（N-异丙基丙烯酰胺/ɑ-甲基丙烯酸）水凝胶溶胀率的测定^[26] 8

第三章 实验结果与讨论 9

3.1比较引发剂的添加量对制成水凝胶的影响 9

3.2聚（N-异丙基丙烯酰胺/ɑ-甲基丙烯酸）水凝胶pH敏感性的研 9

究 10

3.3水凝胶在酸性缓冲溶液中的溶胀行为 11

3.4水凝胶在碱性溶液中的溶胀行为 12

第四章 结论与展望 13

4.1 结论 13

4.2展望 13

参考文献 15

致谢 17

第一章 文献综述

1.1水凝胶

1.1.1水凝胶的分类

水凝胶是一种可以吸收许多水分，置于水中能溶胀但不会溶解的聚合物，并且有三维网络结构^[1-2]。水凝胶能够附着于载体表面或是交联形成聚合物体系，也能够是具有水溶性的聚合物。水凝胶可以对外界环境细小的改变及时的做出响应，从而引起水凝胶的外观由原来的透明变为不透明，由赋有弹性而变为坚硬的固体，体积也随之发生了改变。然而当外界刺激消失时，水凝胶又可以变成原始的样子，即发生了可逆性变化，我们把这种特性叫作水凝胶的体积相转变^[3]。我们可以就水凝胶对于外界刺激的反应，将水凝胶分成两类：一种是不会对外界的环境的改变而做出变化的水凝胶，我们称之为传统的水凝胶；另一种是智能水凝胶，能对外界环境微小的刺激做出响应，如酸度、温度等都会引起这样的变化，所以我们又能将它们叫做是敏感性或是响应性水凝胶^[4-6]。

1.1.2水凝胶的特性

（1）溶胀达到稳定

网络结构影响着水凝胶在不同情况下的变化状况，同时与它网络中含有的溶剂特性也有关。 水凝胶的溶胀率高，体现出亲和性好。交联的程度影响着溶胀率，达到平衡时溶胀率也受影响^[7]。可按照下面的式子算出某一水凝胶溶胀率：SR=(m_t-m_d)/m_d。其中，m_t为放在溶液中溶胀t时间后所称的水凝胶质量，单位g；m_d为未经过溶胀前的干凝胶的质量，单位 g。

（2）体积相发生变化

溶液发生细微的改变，在某种情况下，水凝胶的体积会产生很大的改变，这就是体积相转变。产生此种改变的原因是外部环境因素发生改变（如温度、溶液浓度、pH值等），从而导致水凝胶的体积也随之变化，由原本的收缩相变成溶胀相，或是由溶胀相变成收缩相。

1.2 pH敏感型水凝胶的概述

由于水凝胶受到外界环境因素变化的影响，在水凝胶的体积上会产生不同程度的变化，pH敏感型水凝胶是在pH值、离子强度不同，体积改变，而后得到的水凝胶。当外界溶液的pH值改变时，水凝胶所含有的酸、碱基团会因所处溶液pH而离解，溶液中的离子浓度与水凝胶内部的离子浓度就变得不一样了，水凝胶内部的氢键就受到了攻击，从而导致水凝胶溶胀程度和网络结构的变化^[8]。人们把更多的注意力侧重到了水凝胶在某些领域的应用上面，比如在医学方面、生物方面、药物分析上面。

1.3 pH敏感型水凝胶的制备途径

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