反应条件对淀粉基水凝胶性能的影响

1、 毕业设计（论文）2015届毕业生毕业论文题 目: 反应条件对淀粉基水凝胶性能的影响 院系名称： 材料学院 专业班级： 高材1102 学生姓名： 刘赣东 学 号： 201126910706 指导教师： 苗蔚 教师职称： 副教授 2015年 05月 20日IV毕 业 论 文 中 文 摘 要摘 要 随着生物化学、医学等领域上对于不同性能的水凝胶需求的不断增加，市场上对于不同功能性的水凝胶制备需求也越来越广泛。由此，越来越多的学者对于水凝胶的研究越来越重视，尤其是对于制备过程中不同条件对于最终的产品主要功能性质的影响对于水凝胶新产品的开发越发重要。本题就是以淀粉(St)、丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（A

2、M）为原料，N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，过硫酸钾为引发剂，传统的搅拌式制备淀粉(St)丙烯酸（AA）/丙烯酰胺（AM）半互穿网络水凝胶为例，就其中淀粉含量、制备过程中AA的中和度、交联剂的含量和AA/AM预聚体中AA和AM的配比四个方面对于所制备的淀粉基水凝胶本身的吸水性、保水性等方面的影响。根据实验组，所得样品综合吸水的倍率为210g/g-1，吸水速率最好的是丙烯酸/丙烯酰胺配比为1：1，热稳定环境下最好的是交联剂为0.0182g。同时，与同组同学的超声波制备的实验结果对照，就超声波制备和传统制备所得产品进行对比，区别传统制备方法和超声波制备方法之间的差异性。以此，本课题试总

3、结出出制备过程中较常见的条件对产品性质的影响。关键词：淀粉；丙烯酸/丙烯酰胺；半互穿网络聚合物;吸水性.毕 业 论 文 外 文 摘 要Title Effect of different conditions on the properties of starch based hydrogel AbstractWith the increasing demand for different hydrogels in the fields of Biochemistry and medicine, the need for the preparation of different function

4、al hydrogels is becoming more and more extensive. Thus, more and more scholars hydrogels was studied more and more attention, especially for the preparation process in different conditions on the final product properties for hydrogel new product development more and more important. Ontology is to st

5、arch (st), acrylic acid (AA) and acrylamide (AM) as raw materials, N, n '- methylene bis acrylamide (MBA) as crosslinking agent, potassium persulfate as initiator, the traditional mixing of preparing starch (st) acrylate (AA) / acrylamide (AM) semi interpenetrating network hydrogel as an example

6、, which starch content, preparation of AA in the process of neutralization degree, crosslinking agent content and AA / am pre poly body in AA and am ratio for the four of starch based hydrogels water absorption, water retention effect. According to the experimental group, the composite water absorpt

7、ion rate of the sample is 210g/g-1, the best water absorption rate is acrylic / acrylamide ratio is 1:1, and the heat stable environment is the crosslinking agent 0.0182g.At the same time, with the same group of students ultrasonic preparation compared with experimental results, ultrasonic preparati

8、on and traditional preparation products obtained were compared, difference of traditional preparation method and ultrasonic method for preparing the differences between the methods. Thus, this subject conditions are relatively common in the preparation process summed up on the nature of the product.

9、Keywords Starch ; Acrylic acid/Acrylamide ; Semi-interpenetrating Polymer Network ; Hydroscopicity 目 次1 引言 11.1 水凝胶 11.1.1 定义 11.2 水凝胶的分类 11.3 水凝胶的制备方法 21.3.1 化学方法制备水凝胶 21.3.2 物理水凝胶的制备 31.4 半互穿网络水凝胶 32 实验部分 32.1 实验药剂和设备 32.2 实验步骤 42.3 实验组药剂组分配比 42.4 检测实验 52.4.1 吸水倍率实验 52.4.2 吸水速率实验 62.4.3 保水性实验 62.4

10、.4 红外光谱实验 63 结果与讨论 63.1 吸水性 63.1.1 吸水倍率 73.1.2 吸水速率 83.2 保水性 103.3 红外光谱分析 133.4 结果分析 143.4.1 淀粉含量 143.4.2 丙烯酸的中和度 143.4.3 交联剂的含量 143.4.4 丙烯酸/丙烯酰胺的配比 14结论 16致谢 17参考文献 181 引言随着时代的进步，人们的生活水平提高，不论男女老少对于自身健康的关注度不断的提高。由此，近些年有关自身健康的领域不断的被开发且飞速发展，尤其例如日用化妆品、可用在食品内的保鲜剂、医疗中的药物载体、外敷医用贴、医学手术等领域中，水凝胶由于其自身的高吸水性和高保

11、水性都有很大的作用。当然除开这些领域，有些水凝胶在高吸水性和高保水性的基础上又产生了其他优良的性质，因此在其他农用、化工、建筑辅助材料等领域内都有不俗的发挥。这是因为水凝胶的性质可以根据其制备、改性等方面来调整，而且调整的范围非常的广泛，所以所得到的水凝胶的成品性质也是千变万化的3。因此对水凝胶的研究应有以初期的合成和后期的各领域应用时的改性两个方面为主，而本次实验既是从合成方面入手研究合成时不同条件对产品性质的影响。1.1 水凝胶1.1.1 定义水凝胶是一类具有亲水基团,能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结构的聚合物。它能在富含水的环境中吸收大量的水分，以至使自己发生显著溶胀，并且在溶胀的同

12、时能够保持其结构而不发生溶解，因此它拥有很强的保水能力。1.1.2 水凝胶的分类由于根据水凝胶的不同性质的产品多种多样，水凝胶的分类也是多种多样的。本文就只在水凝胶网络键合的不同、制备水凝胶的原料的不同和对外界刺激的响应不同。（1）网络键合 根据键合性质的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶两大类。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等偏物理的方式形成的，这种凝胶是非永久性的，由于通过加热凝胶可转变为溶液，所以也称之为假凝胶或热可逆凝胶。由此，许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态的大多数，如k2型角叉菜胶、琼脂等也在水凝胶的范围之内；而就合成聚合物而言，聚乙烯醇（PVA）经过冰冻融化处

13、理，可得到在60以下稳定的水凝胶，是一典型的物理凝胶例子6。而与之相对的，化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。（2）合成原料根据合成原料的不同，水凝胶又分为合成高分子类水凝胶和天然高分子类水凝胶。而这两者而言，天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格，因而相对与合成高分子类水凝胶而言更加的被人看好，并且研究的价值更高。然而相对于物理类水凝胶的原料广泛，天然高分子材料稳定性较差并且易降解，这也是众多研究人员所面临的最大的难题之一2。（3）外界响应根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水

14、凝胶既是值对环境的变化如温度或pH等的变化不敏感，相对的环境敏感的水凝胶是指自身能感知外界环境（如温度、pH、光、电、压力等）微小的变化或刺激，并对产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶，此类凝胶的突出特点是在对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化，而合理利用这种刺激响应的特性可将其用做传感器、控释开关等自动化设备，这也是近年以来研究者最感兴趣的课题之一2。1.2 水凝胶的制备方法 由分类部分可知，水凝胶的制备是有化学制备和物理制备两种，究其本质，水凝胶的制备即使制备高分子网络形成交联高分子，而本课题所研究的半互穿网络水凝胶也是以此为基稍作改变的。1.2.1 化学方法制备水

15、凝胶（1）单体合成同时交联法 水凝胶可以以单体为基由化学引发剂、光化学、氧化还原或者电离辐射引发聚合并交联而得。由于常用的化学引发剂为不稳定的过氧化物和氧化还原体系，而且合成水凝胶的单体也有中性、酸性或者碱性，因此高分子水凝胶的综合性能则依据聚合方法、单体种类和组成、交联剂结构和类型等变化而定9。水溶液聚合和反相悬浮聚合是合成高分子水凝材料的两种重要的聚合实施方法。本题既是用的水溶液聚合的实验方法。（2）形成高分子链后再交联该方法是先让原料生成线型高分子，然后对线型高分子进行交联。这种能使凝胶称纤维、膜等任何形状，而交联的方法又可以用物理交联或者化学交联。（3）载体接枝共聚 由于网状结构，水凝

16、胶的机械强度一般较低，而由于在某些应用领域需要提高水凝胶的机械强度，这时就可以把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上。由于接枝需要在载体表面上产生自由基，因此需要用电离辐射、紫外线照射、等离子体激化原子或者化学催化游离基等方法。而在这方面Lokhande等以Ce4+为引发剂，将丙烯腈接枝到纤维素上得到耐压好、保水能力强的高分子水凝胶材料2。1.2.2 物理水凝胶的制备物理水凝胶的交联结构主要以分子间氢键、配位键、静电耦合、疏水结合或者范德华结合等物理链接方式形成，然而这种水凝胶是非永久性的，也称之为假水凝胶或者热可逆水凝胶。而多糖类、蛋白质等天然高分子水凝胶大多属于这种类型。1.3 半互穿网络水凝

17、胶 本课题所形成的是属于半互穿网络的水凝胶。所谓互穿网络既是由两种或多种各自交联和相互穿透的聚合物网络组成的高分子共混物，简称IPNS。而半互穿网络是是指在形成互穿网络的聚合物中，如果其中仅有一种聚合物是交联的聚合物，另一种是线型非交联的聚合物，此时所形成的互穿网络聚合物就是半互穿网络聚合物。半互穿网络具有互穿网络的“强迫相容”的性质，将不同的聚合物分子相互缠绕成一个完整的个体。不过，半互穿网络相对于互穿网络而言，本来就不是很稳定的交联键，稳定性更差了，而且寿命相对较短，但交联的灵活性更强。2 实验部分 本题实验设计分为四小组对比实验，共计18组实验。2.1 实验试剂和设备（1）试剂散装淀粉；

18、丙烯酸，光复精细化工有限公司；丙烯酰胺，科密欧化学试剂有限公司；N,N-亚甲基双丙烯酰胺，天津傲然化工研究所；过硫酸钾，凯通化学试剂有限公司；氢氧化钠，福晨化学试剂厂。（2）设备电热恒温水浴锅，永光明医疗仪器厂；电热鼓风干燥箱，中兴伟业仪器有限公司；电动搅拌器，杰瑞尔电器有限公司。2.2 实验步骤 （1）淀粉的糊化。取一定量的淀粉放入到洗净干燥过的烧杯里，然后把烧杯固定在70的恒温水浴锅内，用保鲜膜封口并且在中心开孔准备安装搅拌器。加入一定量的蒸馏水，使搅拌棒的悬浆保持在液面以下，打开搅拌机，均匀搅拌使淀粉糊化30min。然后取出烧杯，在不停止搅拌的同时进行冷却，冷却后加入一定量N,N-亚甲基

19、双丙烯酰胺，继续搅拌，备用。 （2）水凝胶的制备。取一定量的NaOH固体，配成2mol/L的溶液。称取一定量的丙烯酸，放入一个空烧杯中，采用氢氧化钠中和，然后将烧杯固定在70的恒温水浴锅内，同样用保鲜膜封口并且在中心开孔准备安装搅拌器。称取定量的丙烯酰胺溶解后加入烧杯里面，其后加入0.03g的过硫酸钾引发剂，均匀搅拌。仔细观察反应液的粘稠状态，待反应液的粘稠状态到底一定程度后，加入预先糊化好的淀粉溶液，再加入0.15g的过硫酸钾，继续搅拌。当反应液的粘稠度一定时，停止搅拌取出烧杯。将烧杯内产品倒入编号好的培养皿中，放入60的电热恒温鼓风干燥箱中干燥24-36个小时至恒重，取出装袋，备用。2.3

20、 实验组药剂组分配比（1）表1：淀粉含量的组分配比淀粉3g2g1g0.5g0.25g4g丙烯酸15g15g15g15g15g15g丙烯酰胺10g10g10g10g10g10g交联剂0.03g0.03g0.03g0.03g0.03g0.03g氢氧化钠73ml73ml73ml73ml73ml73ml中和度70%70%70%70%70%70%实验组2#3#4#5#6#12#由于随着淀粉含量的增加，所形成凝胶虽然吸水性倍率越高，但性能越来越差，因此多加了一个4g淀粉的实验组，以此作为极限。（2）表2：中和度的组分配比淀粉3g3g3g丙烯酸15g15g15g丙烯酰胺10g10g10g交联剂0.03g0.

21、03g0.03g氢氧化钠73ml63ml83ml中和度70%60%80实验组18#9#10#结合后期检测实验，发现中和度改变后，所做出来的水凝胶吸水后，物理性能都不是很好，而且其中中和度50%的实验组由于预聚体形成速度过快，失败率过高不予考虑；而中和度90%的实验组由于聚合的速度过于缓慢，也不予考虑。（3）表3：交联剂的量组分配比淀粉3g3g3g3g3g丙烯酸15g15g15g15g15g丙烯酰胺10g10g10g10g10g交联剂0.0347g0.2463g0.1212g0.0699g0.0182g氢氧化钠73ml73ml73ml73ml73ml中和度70%70%70%70%70%实验组18

22、#19#20#21#22#（4）表4：丙烯酸（AA）/丙烯酰（AM）的配比淀粉3g3g3g3g3g丙烯酸15.77g10.31g20.03g5.75g12.78g丙烯酰胺10.08g15.15g5.01g20.06g12.77g交联剂0.03g0.03g0.03g0.03g0.03g氢氧化钠73ml73ml73ml73ml73ml中和度70%70%70%70%70%实验组18#23#24#26#27#2.4 检测实验本题的检测试验把所有的组分的吸水倍率全做了一遍，然后从其中选取了四组倍率较好且凝胶的力学性能较好的进行吸水速率和保水性测试，并且从最终选取了一组性能最好的进行了红外光谱分析。2.4

23、.1 吸水倍率实验 称取一定重量的干燥样品放入烧杯，加入足够量的蒸馏水，用保鲜膜封住烧杯口，让样品在室温下吸水，24-36小时后，待吸水至恒重后，取出称量。利用吸水。2.4.2 吸水速率实验干燥样品放入烧杯，加入足够量的蒸馏水，放置在室温下，在不同的时间段后把水凝胶过滤静置1-2min，进行称量。根据吸水后的质量和开始干燥的样品的质量的比值，根据该比值做出该样品的吸水速率趋势图，把根据不同样品的趋势图的差异进行分析。2.4.3 保水性实验称取一定重量的吸水饱和的凝胶放在60的干燥箱里，在不同时间段后取出过滤，称取质量。根据称取质量和原凝胶质量的比，制作趋势图，对比趋势图的差异进行分析。2.4.

24、4 红外光谱实验称取少量18#样品进行研磨，然后把溴化钾和样品按照1：10的比例在研体中充分研磨，使两者混合均匀，放入模具中在压片机上压制成透光的样品片。单独把溴化钾在研体内充分研磨，再放入模具中用压片机上压制称空白片。由于溴化钾在室温条件下保存时容易受潮，如果处理不当会在最后谱图上出线明显的羟基峰，所以在进行红外光谱实验之前应当进行干燥。将干燥后的空白片放在固定板上插进红外光谱仪中，进行扫描，作为背景图。然后取出空白片，把样品片插进红外光谱仪中，进行扫描。把得到的光谱图消去空白片的影响，得到纯净的样品红外光谱图，对此进行分析。3 结果与讨论3.1 水凝胶的吸水性3.1.1 水凝胶的吸水机理水

25、凝胶的吸水最初是通过毛细管吸附和分散作用实现的，接着水分子就通过氢键和凝胶的亲水基团（-COOH、-COONa以及-OH等）的作用下进行吸水的，因此如何衡量水凝胶的吸水能力一般就是以亲水基团为判断的。根据文献可知，水凝胶内部是由丙烯酸中和后所形成的羧酸根的排斥力形成的空间结构来容纳水的，而且这个空间结构的大小是由水凝胶的交联程度决定的，在一定极限内，交联密度越低的水凝胶吸水性能越是优良，而低于一定的交联程度的话所形成的凝胶力学形态很差，甚至是交联键破裂使凝胶破裂。本题所做的水凝胶的吸水过程是以水分子与亲水基团发生反应，使结构表面的亲水基团解离，这样就在内部羧基形成的中和排斥空间产生渗透压，由此

26、进入吸水的主要阶段。而到水分子进入到了一定程度之后，就会使内部交联结构产生弹性收缩，吸水速率开始减慢最终停止。3.1.2 吸水倍率（1）表4：淀粉含量组的吸水倍率倍率187.6331167.237139.32278.6641887.48201135.7123淀粉含量43210.50.25实验组12#2#3#4#5#6#图（1）：淀粉含量对水凝胶吸水倍率的影响根据图（1）可得，淀粉含量在1g以上时，水凝胶的吸水倍率随着淀粉含量的增加呈线性增长，然而形成的凝胶形态却随着淀粉含量的增加而变差。而淀粉含量在1g以下时，水凝胶内部半互穿体系基本不成形，吸水后所形成的凝胶呈流体状，基本算是失败的样品。（2

27、）表5：中和度的吸水倍率中和度60%70%80%倍率139.1845205.273978.59341实验组9#18#10#由于中和度改变后，吸水后凝胶的物理形态特别差，因此所测的吸水倍率数据准确度不是很高，只是一个参考。（3）表6：交联剂的吸水倍率交联剂0.01820.03470.06990.12120.2463倍率185.3143205.2739130.9945149.3295142.3245实验组22#18#21#20#19#图（2）：交联剂含量对水凝胶吸水倍率的影响根据图（2）中趋势线可以看出，在以0.03g为峰值，小于0.03g和大于0.03g都会使吸水倍率减少。（4）表7：丙烯酸（A

28、A）/丙烯酰胺（AM）的吸水倍率AA/AM配比3:22:34:11:41:1倍率205.2739156.903239.9618113.9662180.6364实验组18#23#24#26#27#3.1.3 吸水速率图（3）：四组实验的吸水速率的差异由图（3）所示，各个实验组在开始阶段凝胶的吸水速率较快，在11小时后基本已经趋于平衡，此时水凝胶已经基本完成了吸水。图（4）：3#和18#实验组的吸水速率对比图由3号实验组和18号实验组对比来看，最开始的半个小时内两个实验组还能保持相同的速率吸水，然而之后3号实验组由于自身淀粉含量的原因所含羟基比18号实验组少，因此就吸水能力上比18号实验组要差一点

29、。图（5）：22#和18#实验组的吸水速率对比图由22号实验组和18号实验组对比来看，虽然22实验组的交联剂比18号实验组的少，交联密度低，导致在前期速率明显高于18号实验组，但由于22号实验的交联密度低过了一定的限度，吸水后无法维持吸水空间的稳定性，导致吸水速率缓缓下降，不过很明显的是即使速率在下降，然而速率在趋近稳定后，在上升速率上依旧是最高的。图（6）：27#和18#实验组的吸水速率对比图由27号实验组和18号实验组对比来看，从配比上对比，27号实验组的样品内酰胺含量比18号实验组的多，而羧基含量比18号实验组少。而由于羧基的吸水能力要比酰胺基好一点，因此最终稳定曲线比18号实验更早的到

30、达平衡点。而由于丙烯酸的减少，所形成的水凝胶内部中做骨架结构的相互排斥的羧酸根也随之减少，然而这样就导致凝胶内部羧酸根的空间密度变低，使水分子的扩散变快。因此，27号实验组的吸水速率在开始阶段要比18号实验组的快一点。3.2 保水性 把吸水倍率里选取的3号、18号、22号、27号实验组样品放入60干燥箱内，进行保水性实验。表8：3#、18#、22#、27#实验组的保水实验组时间3#18#22#27#0h19.2619.2735.8515.371h16.7217.1333.5613.592.5h14.114.7829.710.995h10.4711.1124.368.358.5h7.077.86

31、19.615.732.5h2.012.6410.151.47图（7）：四组实验组热状态下的保水率对比图由选出四组来看，在热环境下，水分子运动变得剧烈，使原本水凝胶内部空间对水分子的束缚更加困难，因此所有的实验组的保水性都呈下降态势。不过由于条件改变的不同，因此保水性的下降差异也不尽相同。以18号实验组为主题对照组，其他各组分别与之进行对比：图（8）：3#和18#实验组热状态下的保水率对比图3号实验组，与18号实验组的基本相同，只是淀粉含量较少时，相同保水程度时，能保留水的时间更短。图（9）：22#和18#实验组热状态下的保水率对比图22号实验组，拥有良好的保水性，在四个样品中，热环境下的保水性

32、是最好的。由此可见，交联剂对保水性影响较大。图（10）：27#和18#实验组热状态下的保水率对比图27号实验组，与18号实验组基本一致。3.3 红外光谱分析 结合上述分析，本题从其中四个样品中选淀粉3g、丙烯酸15g、丙烯酰胺10g、交联剂0.0347g、中和度70%的样品做了红外光谱。红外光谱图如下：图（11）：18#实验组红外光谱图由图可知，在1024 cm-1为C-O面外变形振动峰，1320 cm-1为-CH2-面外摇摆振动吸收峰，1405cm-1为C-O伸缩振动峰，1457 cm-1为-COO-1的对称伸缩振动峰，1560 cm-1为-COO-1的反对称伸缩振动峰，1675 cm-1为

33、C=O伸缩振动峰，3364cm-1为N-H伸缩振动峰。 3.4 结果分析 由上述实验结果，本文得出了以下几点关于制备条件对水凝胶影响的论断。3.4.1 淀粉含量对水凝胶性能的影响根据数据分析，淀粉含量的增加本应该使样品内的羟基含量的增加，以此来让样品的吸水倍率和吸水速率变强。然而含量的增加容易使样品内部交联结构变的复杂，交联键之间的键接变得困难，导致吸水过后凝胶内部形成大量的颗粒状大分子凝胶，由此力学性能变差。而保水性而言，淀粉的差异所表现的并不明显，淀粉含量的减少只是让其吸水性能略微下降，这也是由于亲水羟基上的略微的区别所决定的。3.4.2 丙烯酸（AA）的中和度对水凝胶性能的影响中和度的差

34、异基本就性能而言，破坏了结构内部的丙烯酸中和后的羧酸中和排斥空间的稳定性，而且由于运用的是传统的制备方法的，因此很容易形成搅拌不均匀，而中和度低的时候致使预聚体的过聚合，中和度高的时候是聚合过程过于困难，导致做出的样品性能失衡。因此，如果使用传统的搅拌聚合方法并不推荐修改中和度。3.4.3 交联剂的含量对水凝胶性能的影响交联剂的含量对于样品而言，会直接影响样品的交联密度。因此，交联剂对于整个样品的性能有很重要的作用。就吸水倍率和吸水速率而言，交联密度越低整个样品的吸水性能越好。不过，这个影响也是有极限的。超过该极限，所形成样品的交联度过低，是原本的储水空间空隙过大，反而不易于水分子的贮存。然而

35、这个极限对起始阶段的吸水速率并无影响。而且交联剂的改变，对凝胶的力学性能也有很显著的表现，不过与吸水性能相反，交联剂的增加交联密度的增加，会使凝胶的力学性能增加表现非常明显。不仅如此，交联剂的含量对于保水性的影响很大。热环境下，由于热环境使原本交联空间内部的水分子运动加剧，然而交联密度越低时，样品内的交联空间本来就偏大，因此水分子运动的加剧对内部吸水基团挣脱效果反而更低。因此表现的热环境下的保水能力的负面影响比交联剂量大的要小的多。由此，在对水凝胶的性能进行改性时，从交联剂方面下手效果较好。3.4.4 丙烯酸（AA）/丙烯酰胺（AM）的配比对水凝胶性能的影响丙烯酸/丙烯酰胺的配比说白了就是样品

36、内部羟基和酰胺基的含量差异。而这些并不能对保水性做出影响，因此对这个方面对保水性影响并不大。虽然羧基的亲水性比酰胺基要好，然而吸水速率和倍率都不是以此为主要动力的，所以亲水性的影响并不大。而起决定性作用的是羧基中和后的排斥空间结构对于水的互相渗透作用。羟基含量变少，能让羟基中和空间结构在样品内密度变低，使水的渗透作用变强，有利于吸水速率的变大，不过却使可储水空间变少，使样品吸水倍率下降；而羧基含量变大，由于羧基中和空间在样品内部密度变高，不利于相互渗透左右，却能储存更多的水。在吸水性能影响之外，丙烯酰胺的含量却对力学性能有这决定性的作用。这是由于酰胺基在结构稳定性方面起主要作用，而丙烯酰胺的含

37、量越高，所形成凝胶的韧性和强度都变得越高。因此，丙烯酸/丙烯酰胺的配比也是水凝胶性能改变的主要方面。结 论 由本次实验，很明显的发现目前水凝胶的主要是以交联剂和配比两个方面做最主要的水凝胶改性。而且根据不同的凝胶需求，可以根据变化趋势来达到所需求的目标性能。 本案中淀粉的含量虽然能是吸水性变强，但是会降低力学性能，所以对于淀粉的选择应当就吸水性和力学性能进行权衡，而保水性基本无影响。中和度的改变对于最后的性能基本没有什么好的影响，因此不推荐对中和度进行调整。交联剂对于样品的吸水倍率和保水能力是呈反比的，不过对于吸水倍率是有极限的，过极限就对吸水倍率反而不好；对于吸水速率影响不大。就丙烯酸/丙烯酰胺的配比而言，丙烯酸增多就能增强水凝胶的吸水性，丙烯酰胺增多就能增加水凝胶的力学性能，因此需要对应性能需求来做调整。不仅如此，对比同组的超声波制备水凝胶的实验，发现与传统的制备方法比起来，超声波能够使预聚的时间缩短，而且最终所得的产品更加均匀，交联的更加充分。而传统的制备方法最终生存的水凝胶很容易就产生了气泡，而且比较容易的产生搅拌不均匀，淀粉分散不均匀等情况。例如，传统制备的水凝胶出现的凝胶内部呈大分子堆积状态，在超声波制备方法里却很少出现。