反应条件对淀粉基水凝胶性能的影响

1、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 32学生： 赣东 学 号：201126910706 指导教师：苗蔚教师职称:副教授2015年 05月 20日毕业 论文中 文摘要摘要随看生物化学、医学等领域上对于不同性能的水凝胶需求的不断増加，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(AM )为原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA )

2、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 )炳烯酰胺(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-i，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0.0182go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， 本课题试总结出出制备过程中较常见的条件

3、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TitleEffect of different conditions on the properties ofstarch basedhydrogelAbstractWith the increasing demand for different hydrogels in the fields of Biochemistry and medicine, the need for the preparation of different functional hydrogels is becomin

4、g more and more extensive. Thusz 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 importa nt. Onto logy is to starch (st), acrylic ac

5、id (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 interpe negating network hydrogel as an example, which starch con tent, pre

6、paration 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 absorption rate of the sample is 2

7、10g/g-l, the best water absorption rate is acrylic / acrylamide ratio is l:lz and the heat stable environment is the crosslinking agent 0.0182g.At the same timez with the same group of students ultrasonic preparation compared with experimental results, ultrasonic preparation and traditional preparat

8、ion 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.Keywords Starch ; Acrylic ac

9、id/Acrylamide ; Semi-interpenetrating Polymer Network; Hydroscopicity1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 62.4.4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

10、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 14343交联剂的含量 143.4.4丙烯烯酰胺的配比14结论16致谢17参考文献181引言随看时代的进步,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都有不俗的发挥。这是因为

11、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。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。112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

12、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 水凝胶的围之；而就合成聚合物而言,聚乙烯醇(PVA )经过冰冻融化处理,可得 到在60°C以下稳定的水凝胶,是一典型的物理凝胶例子。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。

13、(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)

14、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持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。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

15、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。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、膜等任可形状,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

16、。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，将丙烯購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】。12.2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 德华结合等物理方式形成,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网络组成的高分子共混物

17、，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；丙烯酸，光复精细化工；丙烯酰胺，科密欧化学试剂；N,N'-亚甲 基双丙烯酰胺,天津傲然化

18、工研究所；过硫酸钾,凯学试剂；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；电动 搅拌器,杰瑞尔电器。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°C的恒温水浴锅,用保鲜膜封口并且在中心开孔准备安装搅拌器。加入一定 量的蒸催水,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 30mino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。

19、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7CTC的 恒温水浴锅z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。将烧杯产品倒入编号好的培养皿中，放入60°C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实验组药剂组分配比(1)表1:淀粉含量的组分配比淀粉3g2gig0.5

20、g0.25g4g丙烯酸15gI5g15g15gI5gI5g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#由于随看淀粉含量的增加，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15g15gI5g丙烯酰胺10g10g10g交联列0.03g0.03g0.03g化钠73ml63ml83ml中和度70%60%80实

21、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10glOglOg10g10g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#19#20#21#22#(4)表4:丙烯酸(AA )炳烯酰(AM

22、 )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 组性能最好的进行了红外光谱分析。2.4.1吸水倍率实验称取一定重量的干燥样品放入烧杯,加入足够量的蒸馆

23、水,用保鲜膜封住烧杯 口，让样品在室遍下吸水，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,加入足够量的蒸催水,放置在室温下,在不同的时间段后 把水凝胶过滤静置l-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°C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。2.4.4红外光谱实验称取少量18#样品进行研磨,然

24、后把漠化钾和样品按照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 漠化钾在研体充分研磨,再放入模具中用压片机上压制称空白片。由于漠化钾在室 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轻基峰,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凝胶的吸水最初是通过毛细管吸附和分散作用

25、实现的,接看水分子就通过氢 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 胶部是由丙烯酸中和后所形成的竣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，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,这样就在部竣基形成的中和排斥空间产生渗透压,由此进入吸水的 主要阶段。而到水分子

26、进入到了一定程度之后,就会使部交联结构产生弹性收缩z 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187.6331167.237.32278.6641887.48201.7123淀粉含量43210.50.25实验组12#2#3#4#5#6#淀粉含量组吸水倍率图604020000.511.522.533.544.S淀粉含量图(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lg以上时，水凝胶的吸水倍率随看淀粉含量的增加 呈线性增长,然而形成的凝胶形态却随看淀粉含量的增加而变差。而淀粉含量在lg 以下时，水凝胶部半互穿体系基本不成形，吸水后所形

27、成的凝胶呈流体状，基本算 是失败的样品。(2 )表5:中和度的吸水倍率中和度60%70%80%倍率.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。交联剂组吸水倍率图2 SO桧 逛(3 )表6:交联剂的吸水倍率交联列0.01820.03470.06990.12120.2463倍率实验组185314322#205.273918#130.994521#149.329520#142.324519#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

28、峰值f小于0.03g和大于0.03g都会使吸水倍率减少。(4 )表7 :丙烯酸(AA )炳烯酰胺(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吸水速率四组夹验的吸水速率图18#3# Tr22# H 27#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。3孑和18#的吸水速率图502-1 创3#850035051015202530时间/小时图（4

29、）: 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起基比18号实 验组少,因此就吸水能力上比18号实验组要差一点。22氛与18共的吸水速率图-18ft -B-22#502005003502 11 >率«佥_51015202530时间/小时图（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f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

30、，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。50227?i和18芳的吸水速率图Y-18# -B-27#51015202530时间/小时850850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号实验组的样品酰胺 含量比18号实验组的多,而竣基含量比18号实验组少。而由于竣基的吸水能力要 比酰胺基好一点,因此最终稳定曲线比18号实验更早的到达平衡点。而由于丙烯 酸的减少，所形成的水凝胶部中做骨架结构的相互排斥的竣酸根也随之减少，然而 这样就导致

31、凝胶部竣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°C干燥箱z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#Oh19.2619.2735.8515.37lh16.7217.1333.5613.592.5h14.114.7829.710.995h10.4711.1124.368.358.5h7.077.8619.615.732.5h2.012.6410.151.471.2四个实验组热状态下保水率

32、f-3/t F-18# Th-22# -H-27#005101520253035时间/小时图（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:3#和18#的保水率图-#-3# -»-18#05101520253035时间/小时图（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

33、保留水的时间更短。22廿和18廿的保水率图f-22# -*-18#1.205101520253035时间/小时图（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，热环境下的保水性是最好的。由 此可见，交联剂对保水性影响较大。2"和18歩的保水率图f-系列-列735时间/小时图（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：18#

34、样品的红外光谱图图（11）: 18#实验组红外光谱图由图可知,在1024 cm"为C-0面外变形振动峰,1320 cm-】为-CH2-®外摇摆振 动吸收峰,1405cm-!为C-0伸缩振动峰,1457 cm"为-COCH的对称伸缩振动峰， 1560 cm-i为-COCH的反对称伸缩振动峰，1675 cm"为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的轻基含量的増加，以此来让样 品的吸水倍

35、率和吸水速率变强。然而含量的增加容易使样品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,这也是由于亲水轻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异基本就性能而言,破坏了结构部的丙烯酸中和后的竣酸中和排斥 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

36、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

37、本交联空间部的水分子运动加剧，然而交联密度越低时，样品的交联空间本来就偏 大,因此水分子运动的加剧对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)炳烯酰胺(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部疑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。虽然竣基的亲水性 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竣基中和后的排斥空间结构对于水的互相

38、渗透作用。 径基含量变少,能让轻基中和空间结构在样品密度变低，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；而竣基含 量变大，由于竣基中和空间在样品部密度变高，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

39、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