温敏性聚乙烯醇丙烯酸钠共聚凝胶的制备与表征的论文答辩

1、温敏性聚乙烯醇/丙烯酸钠共聚凝胶的制备与表征指导老师：周海鸥姓 名：任关涛 学 号：班 级：07高分子（1）1一、前景介绍 1.水凝胶 已水为分散介质的凝胶。具有交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团而形成能遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶 。22、温敏性水凝胶 温敏性水凝胶是一类具有最低临界相转变温度（LCST）的水凝胶。在温度低于LCST 时，聚合物链中亲水性链段和水分子之间的氢键作用占主导地位，聚合物分子链呈伸展状态，提高了聚合物分子的水溶性，水分子分散于

2、网络结构中，形成凝胶状态；然而随着温度的升高，聚合物链中亲质子链段间的亲质子性作用增强，而氢键作用减弱，综合作用体现为通过亲质子作用，聚合物链段缔合，水凝胶的网络结构收缩，水分子被挤出，表现为凝胶脱水。 3由于聚乙烯醇水凝胶是一类研究的比较成熟的水凝胶，而且具有无毒、无害、生物相容性好等优点，如果能够制备出聚乙烯醇温敏性水凝胶，来代替传统的温敏性水凝胶，将是一个不错的选择。 但是温敏性PVA水凝胶在力学强度、透明性、表面性能等由于体系的复杂而变差，因此针对这些问题，也将会一展开系列的研究。3.聚乙烯醇水凝胶4二、课题意义由于聚N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）被怀疑和聚丙烯酰胺一样，是一类致癌物质

3、和神经毒素，其应用将受到限制。其替代品的研制正在快速开展。聚乙烯醇（PVA）是一种廉价易得、无毒、具有良好生物相容性的的水溶性聚合物，广泛应用于生物医学领域，其水凝胶可作为人造软骨、人造肌肉、创面薄膜和人造晶体等。但聚乙烯醇不具有温敏性，常温水溶性较差，且含有大量气泡，弱而易碎。丙烯酸含有阴离子羧酸根离子，是一种阴性聚电解质，具有优良的水溶性，将其进入PVA链中可以改善PVA的水溶性。和成聚乙烯醇-丙烯酸钠共聚物后用酸催化，进行部分缩醛得到具有温度敏感性的材料，并对其进行表征。迄今为止，有关APVA温敏性系统的研究很少，对产物的的研究为制备新型文敏高分子材料提供了参考。 5三、研究内容1、制备

4、聚乙烯醇/丙烯酸钠共聚物。2、对生成的聚合物进行改性，缩醛使其具有温敏性。3、将产物制成水凝胶。4、对制成水凝胶进行表征以确定其具有温敏性及其LCST及影响因素。5、研究膨胀率的影响因素。6四、温敏PVA-CO-AANa水凝胶的前景 近年来，由于温敏性水凝胶在医学上具有广泛的应用而备受重视，温敏水凝胶还在酶的固定、免疫分析等方面得到广泛应用，用来增加酶的稳定性和免疫分析的灵敏性。温敏性水凝胶聚合物单体在纺织品上接枝或将聚合物溶液涂层在织物上，可以形成智能纺织品。本课题的中心任务是温敏性PVA-CO-AANa水凝胶的制备与温敏性的研究，其一系列的优点为其取代聚N-异丙基丙烯酰胺作了铺垫，如果技术

5、条件支持其必将受到广泛的应用。7五、课题研究实验方案1、以乙酸乙烯酯，丙烯酸为单体，偶氮二异丁 氰为引发剂，甲醇为溶剂生产PVA-co-AANa共聚物。2、以酸为催化剂，进行缩乙醛使其具有温敏性。3、用“冻融”法制备水凝胶。4、通过测定水凝胶的溶胀比以却定其的LCST。8六、水凝胶的制备1、PVAc-CO-AA的制备（以乙酸乙烯酯，丙烯酸为单体偶氮二异丁氰为引发剂，甲醇为溶剂，温度60）2、PVA-CO-AAa的制备（NaOH为催化剂，溶剂甲醇，温度40）3、APVA-CO-AANa的制备（缩乙醛，PH=2,温度60）4、APVA-CO-AANa 水凝胶的制备（冻融法，-18冻16h，室温下溶

6、解8h）9七、结构表征图1 APVA-C0-AANa的红外光谱图10 图1为APVA-co-AANa的红外谱图，从图中可以看出:1720cm-1处为羰基C=O 的伸缩振动峰；由于是典型的仲醇，1100cm-1处为APVA-co-AANa的CO伸缩振动峰；3340cm-1和1398cm-1各有一个强的羟基伸缩和变形振动峰；1400cm-1左右的聚丙烯酸钠盐的特征峰与之重叠,这说明共聚物PVA-co-AANa已生成；同时在2985 cm-1处的吸收峰,这是甲基CH反对称伸缩振动峰,说明PVA-co-AANa确实与乙醛发生了缩醛化反应。11八、性能测试缩醛度对APVA-CO-AANa的LCST的影响

7、图2 不同缩醛度的PVA-CO-AANa水凝胶在不同温度下的溶胀比 由图2 可看出水凝胶的LCST随缩醛度的增大而减小，溶胀比随缩醛度的增大而增大。122.共聚单体组成对PVA-co-AANa水凝胶的LCST的影响 图3 不同单体组分的APVA-CO-AANa水凝胶在不同温度下的溶胀比。 由图3可以看出，相同缩醛度的APVA-CO-AANa水凝胶随AA含量的增加而增大。水凝胶在相同温度下的溶胀比随AA的含量的增加而增大。 133.盐对APVA-CO-AANa水凝胶的LCST的影响 图4 溶液中NaCL浓度对APVA-CO-AANa水凝胶的LCST的影响。 由图4可以看出APVA-CO-AANa

8、水凝胶的LCST随溶液中NaCL浓度的曾大而减小。 144.共聚单体组成对PVA-co-AANa水凝胶的溶胀速率的影响图5 不同单体组分的APVA-CO-AANa水凝胶在30的去离子水中溶胀比随时间的变化情况。由图5 可以看出APVA-CO-AANa水凝胶的溶胀速率随AA含量的增加而增大。 15 5. pH值对溶胀比的影响图6APVA-CO-AANa水凝胶在不同PH下的溶胀比。 16 图6 显示在PH值范围内APVA-CO-AANa水凝胶溶胀比基本不变，在以后开始增大，在PH值为时达到最大值。当PH值大于时水凝胶开始收缩另一方面，在PH值从降到的过程中，PH值从凝胶纤维逐渐溶胀，溶胀比在范围内

9、基本保持恒定。在PH值为时凝胶开始急剧收缩，当PH 值小于时SR值基本保持不变。在PH值在之间形成一个滞后环。凝胶纤维的的膨胀收缩性可分为三个PH值区域：有滞后（）和无滞后（，）。176. AA的含量对增长pH中溶胀比的影响 图7 不同单体组分的APVA-CO-AANa水凝胶在不同PH值下的溶胀比。 图7 显示含AA不同的水凝胶在增长的PH环境中的SR的变化。含AA量高的在相同PH下，溶胀比较高。 189.总结 通过部分缩醛化反应,在PVA-co-AANa分子链中引入了憎水性缩醛环,使其由亲水性高分子变成两亲性高分子APVA2-o-AANa,表现出温敏性。低温时,水为聚合物的良溶剂,水凝胶吸水膨胀。温度高于LCST时,水成为APVA-co-AANa的不良溶剂,水凝胶脱水收缩。在可以“冻融”形成水凝胶的情况下，水凝胶的溶胀比随缩醛度的曾加而变大。APVA-co-AA