蓝光引发丙烯酸水凝胶的聚合交联动力学

研究了聚丙烯酸(PAAc)水凝胶的蓝光聚合性能及实时光流变行为,并提出了力学性能相关的经验模型.以樟脑醌/二苯基碘鎓六氟磷酸盐(CQ/DPI)为蓝光引发体系,丙烯酸(AA)为单体,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂,450 nm蓝光为辐照光源,通过光差示扫描量热法(Photo-DSC)和实时光流变法(Photo-rheology)对不同CQ,DPI,AA浓度及光照强度(I)条件下水凝胶聚合前驱液的蓝光聚合性能及交联特性进行了研究.结果表明,水凝胶聚合前驱液的聚合速率(Rp)与CQ,DPI和AA的质量分数(wCQ,wDPI和wAA)以及光照强度(I)的平方根均呈线性关系,由于量子产率的下降及自由体积效应,在高浓度CQ及DPI条件下,聚合速率和双键转化率均出现偏离线性的现象.通过光流变系统对水凝胶前驱液光聚合交联过程中的凝胶特性及交联动力学进行了研究.经数据拟合发现,凝胶时间(tgel)和弹性模量(G')与相关影响因素(wCQ,wDPI和wAA)分别呈现指数和幂律函数关系,延迟时间(td)及交联速率(Rc)与wCQ,wDPI,I和wAA均呈线性函数关系.根据上述函数关系提出了描述蓝光聚合交联丙烯酸水凝胶力学性能的经验模型.

蓝光诱导聚乙二醇二丙烯酸酯水凝胶的聚合交联动力学

为探明蓝光诱导聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)水凝胶聚合交联的动力学,系统地研究了光引发剂用量、单体用量及光照强度等因素对水凝胶聚合前驱液的蓝光聚合性能和凝胶化行为的影响。以樟脑醌(CQ)/N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯(EDB)/二苯基碘金翁六氟磷酸盐(DPI)为三组分光引发剂,配制了PEGDA光聚合前驱液。以400~500 nm蓝光为辐照光源,采用光差示扫描量热法(Photo-DSC)和光流变系统(Photo-rheology)对PEGDA光聚合前驱液的聚合反应进行了监测。结果表明,水凝胶聚合前驱液的聚合速率(Rp)与CQ/EDB,DPI的用量和光照强度(I)的平方根,及PEGDA用量均呈线性增长关系。过高的引发剂和单体用量、光强均会影响这种线性关系。光流变行为表明,PEGDA水凝胶的凝胶转变反映了其黏弹性变化趋势,凝胶转变时间(tgel)与光引发剂用量、单体用量及光照强度均呈现指数降低关系。PEGDA水凝胶弹性模量与光照时间呈指数增长关系。不同条件下PEGDA水凝胶的理论终点弹性模量(G′∞)较为稳定,均位于1.1×10^(5)~1.5×10^(5) Pa的范围之内。