昆明理工大学助研项目.

1、水凝胶微球的制备与表征水凝胶微球的制备与表征小组负责人：吴易梅小组负责人：吴易梅小组成员：杨海波、胡向明小组成员：杨海波、胡向明 黄福山、孙景阳黄福山、孙景阳 指导老师：苏红莹老师指导老师：苏红莹老师 实验结果 前期准备1 实验安排2 进行实验34目目 录录一、水凝胶定义一、水凝胶定义 水凝胶（水凝胶（Hydrogel）是一类具有亲水基团，能被水溶）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。胀但不溶于水的具有三维网络结构的聚合物。前期准备二、水凝胶的性能特点二、水凝胶的性能特点前期准备1、水溶胀性，交联聚合物、水溶胀性，交联聚合物2、亲水性，可吸水达自身重量的数千倍、

2、亲水性，可吸水达自身重量的数千倍3、三维网状结构，在水中不溶解、三维网状结构，在水中不溶解4、能够感知外界微小刺激（智能水凝胶）、能够感知外界微小刺激（智能水凝胶）三、水凝胶的分类三、水凝胶的分类前期准备1、根据水凝胶网络键合的不同，可分为物理凝、根据水凝胶网络键合的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶胶和化学凝胶2、根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传、根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统水凝胶和环境敏感水凝胶两大类统水凝胶和环境敏感水凝胶两大类3、根据合成材料的不同，水凝胶又分为合成高、根据合成材料的不同，水凝胶又分为合成高分子水水凝胶和天然高分子水凝胶分子水水凝胶和天然高分子水凝胶4、根

3、据水凝胶的尺寸，可以分为有宏观凝胶与、根据水凝胶的尺寸，可以分为有宏观凝胶与微观凝胶（微球）微观凝胶（微球）四、水凝胶的应用四、水凝胶的应用前期准备1、日用品：女卫生巾、尿布、生理卫生用品、日用品：女卫生巾、尿布、生理卫生用品、香料载体香料载体2、工业用品：水分离、废水处理、空气过滤、工业用品：水分离、废水处理、空气过滤、包装材料包装材料3、农业、土建：在农用薄膜、农业园艺用保水、农业、土建：在农用薄膜、农业园艺用保水材料、污泥固化材料、污泥固化4、生物医学领域：烧伤涂敷物、移植、生物医学领域：烧伤涂敷物、移植、 隐型隐型眼镜、生物分子、细胞的固定化眼镜、生物分子、细胞的固定化五、水凝胶微球的

4、制备方法五、水凝胶微球的制备方法前期准备1、利用高分子间的相互作用，通过物理组用力、利用高分子间的相互作用，通过物理组用力“自组装自组装”形成纳米水凝胶；形成纳米水凝胶；2、通过单体聚合合成纳米水凝胶，聚合过程可以在均相、通过单体聚合合成纳米水凝胶，聚合过程可以在均相体系中进行，也可以在具有纳米尺寸的异相环境中进行；体系中进行，也可以在具有纳米尺寸的异相环境中进行；3、通过高分子间的化学交联形成纳米凝胶；、通过高分子间的化学交联形成纳米凝胶；4、利用纳米材料加工方法，如、利用纳米材料加工方法，如“平板印刷术平板印刷术”或或“微流微流体体”等技术来制备纳米水凝胶。等技术来制备纳米水凝胶。反相微乳

5、液法制备微球反相微乳液法制备微球反相微乳液法（Reversed-phase microemulsion method），通过寻找一种或多种微乳液的配制方法来合成出不同尺寸和形状的粒子，从而得到所需性质的相关材料的一种材料制备方法。反相微乳液聚合往往使用质量分数大于10%的表面活性剂,无论对微乳液的制备还是其稳定性来说，表面活性剂都起着重要的作用，所以在后面的试验中探索用不同的表面活性剂来制水凝胶微球尤为关键。材料基础材料基础：葡聚糖天然高分子：葡聚糖天然高分子交联方式交联方式：反相微乳液：反相微乳液 + 化学交联化学交联可控因素可控因素：交联剂结构、交联程度、微乳液的：交联剂结构、交联程度、微

6、乳液的公构成等公构成等周周一一三丶五三丶五二二四四下午（下午（1：30开始）开始）吴易梅、胡向明吴易梅、胡向明下午（下午（1:30开始）杨海波、开始）杨海波、黄福山、孙景阳黄福山、孙景阳单周下午（单周下午（1:30开始）开始） 吴易梅、胡向明吴易梅、胡向明下午（下午（4:30开始）开始）吴易梅、胡向明吴易梅、胡向明实验安排实验安排实验进展及结果实验进展及结果一、氧化葡聚糖的制备及表征一、氧化葡聚糖的制备及表征 方法：采用高碘酸钠氧化的方法对葡聚糖进行氧化，制备分子链上具有 多个醛基的葡聚糖衍生物，其反应方程式如图所示。氧化葡聚糖的表征氧化葡聚糖的表征 葡聚糖及氧化葡聚糖的红外光谱图（葡聚糖及氧

7、化葡聚糖的红外光谱图（1：氧化葡聚糖；：氧化葡聚糖；2：葡聚糖：葡聚糖） 由红外图谱可知氧化葡聚糖红外图谱上在1731.88 处有一峰，此峰为醛基上的-C=O-伸缩振动峰，而在葡聚糖的红外图谱上无此峰，说明葡聚糖经氧化其分子上的羟基变成了醛基，葡聚糖变成了氧化葡聚糖；另外从图谱上还可以看出，氧化葡聚糖除上述醛基上的-C=O-伸缩振动峰外，其他的峰基本与葡聚糖的红外吸收峰一致，说明葡聚糖分子上的羟基部分变成了醛基。二、氧化葡聚糖醛基的滴定二、氧化葡聚糖醛基的滴定实验中采用盐酸羟胺滴定的方法对制备的氧化葡聚糖醛基进行实验中采用盐酸羟胺滴定的方法对制备的氧化葡聚糖醛基进行滴定，其原理如下所示：滴定，

8、其原理如下所示： 配制标准氢氧化钠溶液配制标准氢氧化钠溶液 酚酞指示剂的配制酚酞指示剂的配制 用用碱式滴定管标定配制的氢氧化钠溶液碱式滴定管标定配制的氢氧化钠溶液 配制甲基橙指配制甲基橙指示剂示剂 氧化葡聚糖醛基测定氧化葡聚糖醛基测定三、葡聚糖水凝胶的制备三、葡聚糖水凝胶的制备 葡聚糖水凝胶的制备采用还原胺化反应进行，其反应机理如图所示：实验现象实验现象 交联葡聚糖的制备（失败）交联葡聚糖的制备（失败） 交联葡聚糖的制备（成功）交联葡聚糖的制备（成功） 葡聚糖水凝胶的表征氧化葡聚糖交联前（1）后（2）的红外光图谱由红外图谱可知氧化葡聚糖红外图谱上在1731.88处所示的醛基上的-C=O-伸缩振

9、动峰消失，表示氧化葡聚糖上的醛基和乙二胺上的氨基反应生成亚氨基。葡聚糖凝胶上没有醛基，全部与乙二胺反应红外图谱红外图谱四、反相微乳液法制备葡聚糖水凝胶微乳球四、反相微乳液法制备葡聚糖水凝胶微乳球制备方法：制备方法：1、以span 80为表面活性剂，乙二胺为交联剂，以环己烷和氧化葡聚糖为原料制取水凝胶微球。称取0.75g span 80 搅拌 加8ml环己烷 搅拌 1ml氧化葡聚糖 搅拌 8l乙二胺 形成淡橘黄色微球溶液 用乙醇洗去微球表面的活性剂加水稀释后在显微镜下观察微球2、以span 80为表面活性剂，赖氨酸为交联剂，以环己烷和氧化葡聚糖为原料制取水凝胶微球。称取0.75g span 80

10、 搅拌 加8ml环己烷 搅拌 0.5ml氧化葡聚糖 搅拌 60l赖氨酸 形成淡橘黄色微球溶液 用乙醇洗去微球表面的活性剂加水稀释后在显微镜下观察微球3、以span 80和TWEEN 80为表面活性剂，赖氨酸为交联剂，以环己烷和氧化葡聚糖为原料制取水凝胶微球。称取0.75g span 80和0.088gTWEEN,并以200l正乙醇稳定微乳液 搅拌 加8ml环己烷 搅拌 0.5ml氧化葡聚糖 搅拌 60l赖氨酸 形成淡橘黄色微球溶液 用乙醇洗去微球表面的活性剂 加水稀释后在显微镜下观察微球实验现象实验现象第一天第一天第二天第二天（放大300倍）（放大400倍）葡聚糖水凝胶光学显微镜图片（仅用葡聚

11、糖水凝胶光学显微镜图片（仅用Span80作为表面活性）作为表面活性）从图中可以看出获得的水凝胶具有球形结构，且尺寸分布比较均匀。从图中可以看出获得的水凝胶具有球形结构，且尺寸分布比较均匀。葡聚糖水凝胶的扫描电子显微镜图片葡聚糖水凝胶的扫描电子显微镜图片表面活性剂：表面活性剂：Span 80 + Tween 80葡聚糖水凝胶的扫描电子显微镜图片葡聚糖水凝胶的扫描电子显微镜图片表面活性剂：表面活性剂：Span 80从图中可以看出获得的水凝胶具有球从图中可以看出获得的水凝胶具有球形结构，且尺寸在形结构，且尺寸在40微米左右。微米左右。从图中可以看出该反应条件获得的水从图中可以看出该反应条件获得的水凝胶也具有球形结构，且出现了很多凝胶也具有球形结构，且出现了很多尺寸在尺寸在1-5微米的微球微米的微球五、总结五、总结1，对实验的总结 该课题围绕天然多糖基水凝胶微球的制备方法和条件开展，目前已完成氧化葡聚糖的制备和表征、确定了化学交联的反应条件；并进一步通过反相微乳液法制备了尺寸均匀的水凝胶微球，实验进展较顺利。2，对本次参与项目的体会和感悟 我们在