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摘 要：用聚乙烯醇为原料，硼酸为交联剂，自由基聚合制备出聚乙烯醇水凝胶。探究了引发剂、温度、单体浓度对水凝胶溶胀性能的影响，同时探究了水凝胶在氯化钠溶液中的溶胀性能与水凝胶的失水性能。结果表明：单体浓度，交联剂用量，引发剂用量等多种因素对水凝胶的溶胀性能均有影响；在相同条件下，在盐溶液中的水凝胶的溶胀性能明显劣于在蒸馏水中，并且伴随着盐溶液浓度的增加，水凝胶的溶胀性能下降；75℃时，失水率随着时间变化先增加后趋于平衡。7612
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关键词： 水凝胶；失水率;溶胀率；聚乙烯醇
Preparation of Poly-acrylic Acid Hydrogel
Abstract: Using Polyvinyl Alcohol, as starting materials, Isophthaloyl dichloride as the crosslinker and ammonium persulfate as the initiator, Polyvinyl Alcohol hydrogel (PVA) was synthesized by free-radical-initiated polymerization. Then I further studied the influences of crosslinker , initiator, temperature on the properties of the hydrogel swelling, at the same time, I inspected the hydrogel swelling performance in the salt solution, and I also inspected the water loss performance . The results show that hydrogel swelling performance is affected by many factors; Under the same conditions, the properties of the hydrogel swelling in distilled water is obviously better than in the salt solution; When the temperature is 75℃, water loss rate first increases then tends to be balanced as time changes.
Key Words:Polyvinyl Alcohol (PVA)；Hydrogel；Swelling rate；Water loss rate
目 录
摘 要 1
引 言 1
1 实验部分 3
1.1 仪器与试剂 3
1.2 聚乙烯醇水凝胶的制备 3
1.3 聚乙烯醇水凝胶溶胀率测定 3
1.4 水凝胶失水率的测定 3
2 结果与讨论 4
2.1 聚乙烯醇水凝胶的溶胀性能测定 4
2.2 引发剂用量对水凝胶吸水性能的研究 5
2.3 乙烯醇单体浓度对水凝胶吸水性能的影响 6
2.4 温度对聚乙烯醇水凝胶溶胀率的影响 7
2.5 聚乙烯醇水凝胶在不同浓度的盐溶液中的溶胀情况 9
3 结论 10
参考文献 10
致 谢 12
聚乙烯醇水凝胶的制备研究引 言
水凝胶是介于液体与固体之间的三文网络或互穿网络[1]，是一种能吸收大
量水分而溶胀又不会溶解的高分子聚合物，它能够吸收相当于自身重量数百倍甚至是上千倍的水分。根据水凝胶对外界刺激做出不同的响应情况，可以把水凝胶大体上区分为两个大类：（1）一类水凝胶对外界的刺激不特别明显即对环境的刺激改变不大，我们称之为传统型水凝胶，目前多被智能水凝胶所取代；（2）相对于上一类，这一大类称之为智能型水凝胶，该类型的水凝胶能够对外界环境的微小变化与刺激进行响应，比如酸碱性，温度，磁场，离子强度等等，并且能够依据环境的改变从而发生相应的改变，包括水凝胶自身的相结构、构象、组织结构、极性等性质能随之变化，体现出如其名字般的智能。因而在各种酶催化开关、肥料的缓控释放、分离膜的制作、柔性执行元件、活性酶包埋、生物传感器、癌症分子诊断、药物的控制释放、微机械、凝胶萃取以及其他的物质分离提纯方法、细胞等生物材料培养等方面有着十分广阔的应用前景。而聚乙烯醇类水凝胶中含有大量羟基亲水基，它遇水时能与水分子发生水合作用，使网状结构张展，促使水凝胶内外的离子浓度产生不同，从而产生浓度差并因此引起渗透压不同，由于渗透压作用水分子便可以通过，使其向网束内渗透，随着网络形变加大, 水凝胶的弹性作用逐渐显现出来, 溶胀率最后也趋于一定值，也就是达到了我们平常所说的溶胀平衡。对于聚乙烯醇类水凝胶的合成及其相关性能的研究，不仅可以提高人们对凝胶性能的认识，而且能够促进该类型的水凝胶在多个领域的开发应用。本文制备了聚乙烯醇水凝胶并研究了其相关性能。由于聚乙烯醇水凝胶具有优越的环境响应性能，目前有关聚乙烯醇水凝胶的合成已有大量文献报道，但对其溶胀性能影响因素的研究往往不是十分全面。由于水凝胶的制备受到众多的因素的影响。聚乙烯醇与淀粉，纤文素等多糖类相同，是含有大量羟基的高分子化合物。因此其亲水性强，能溶解于水，成水溶性的的液体。为使其变为吸水性凝胶，可采用交联剂交联，或采用亲水性的单体进行接枝共聚，使它成为不容于水的高吸水性树脂。此外，也有采用醋酸乙烯酯与少量交联性双官能团单体进行共聚得到交联性变性醋酸乙烯酯，再经水解，得交联性的变性聚乙烯醇，成为水溶性吸水树脂！在此本文就通过改变在聚乙烯醇水凝胶制备过程中的几个不同的可能影响其性能的变化量，包括聚乙烯醇水凝胶引发剂的用量、最佳的乙烯醇单体浓度、最适合水凝胶生成的反应温度等等几个因素，相对全面的探究与描述了有可能影响聚乙烯醇水凝胶性能的多个因素，以下是本文的具体内容。