pH敏感聚甲基丙烯酸水凝胶的合成及性能研究

"智能"高分子水凝胶是一类对于外界环境微小的物理和化学刺激(如:温度、pH等),其自身性质会发生明显改变的聚合物,具有传感、处理和执行功能,以及在医药与生物工程中具有良好的应用和发展前景.通过本实验,本文对PMMA凝胶的纯化,以及引发剂、交联剂用量对于凝胶的溶胀性能的影响进行了研究.

药物在pH敏感聚甲基丙烯酸-poloxamer水凝胶中的扩散行为

采用自由基溶液聚合方法制备甲基丙烯酸 ( MAA)和 poloxamer的共聚物水凝胶 ,研究药物在此水凝胶中的扩散行为 .由于 MAA与 poloxamer中乙氧基 ( EO)的氢键络合作用 ,水凝胶的溶胀和水凝胶中药物的扩散具有 p H敏感性 ,络合状态水凝胶 ( p H为 4 .0 )中氢溴酸右美沙芬和维生素 B12 的扩散系数在 1 0 -11～1 0 -8cm2 /s之间 ,溶胀状态时 ( p H为 7.0 )为 1 0 -7～ 1 0 -6cm2 /s.EO与 MAA的摩尔比是影响水凝胶平衡溶胀和药物在水凝胶中的分配与扩散性质的重要因素 .

聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶的制备及性能研究

当外界环境发生变化时,环境敏感型水凝胶的物理性质或化学性质会随之发生改变,大部分水凝胶对环境的响应比较单一。以丙烯酸(AA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为原料制备的聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶既可以对温度变化也可以对pH值变化做出响应。实验采用一锅法制备了聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶,通过调节丙烯酸的中和度、丙烯酸(AA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)两种单体的配比、交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰(BIS)和引发剂过硫酸钾(KPS)的用量,研究其对水凝胶的吸水性能、拉伸性能的影响,并考察了所制备的聚N-异丙基丙烯酰胺/聚丙烯酸水凝胶对温度及pH响应性能。实验结果表明:当丙烯酸的中和度为125%、n(NIPAm)∶n(AA)=0.3∶1、BIS的质量分数为0.5%、KPS的质量分数为1%时,制备的水凝胶溶胀率最大且有一定的弹性,室温下吸水率达179.73 g/g。该水凝胶在酸性缓冲溶液(pH值=3)中收缩,当缓冲溶液的pH值大于3,水凝胶发生溶胀,具有灵敏可逆的pH响应性能,同时该水凝胶兼具热缩温敏性能。

聚(丙烯酸)-co-(α-甲基丙烯酸)水凝胶的pH敏感性研究

通过共聚制得聚(丙烯酸)-CO-(α-甲基丙烯酸)水凝胶,研究了不同的合成条件下的溶胀率,以及在恒定pH时,交联剂、单体浓度对溶胀率的影响,研究了此凝肢的pH可逆性。

聚甲基丙烯酸/丙烯酰胺pH敏感凝胶的合成与溶胀行为研究

以单体丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸(MAA),交联剂N-N′亚甲基双丙酰胺(BIS)为原料,通过自由基共聚合成了聚甲基丙烯酸/丙烯酰胺[P(MAA-co-AM)]水凝胶。研究了干凝胶在不同pH溶液中的溶胀动力学,结果表明不同AM、MAA单体配比的凝胶溶胀性具有很大差异,其溶胀率都随着溶液的pH增加而增大,在pH=12和pH=2溶液反复变换时显示可逆溶胀-退溶胀和快速响应特性,溶胀-退溶胀过程中搅拌作用对凝胶响应速率有显著影响。吸水平衡P(MAA-co-AM)水凝胶在酸性及碱性条件下均出现收缩,在pH=2下10min之内凝胶收缩90%以上,随着pH增大逐渐减慢。通过不同浓度的NaCl与CaCl2溶液研究了溶液离子强度以及反离子的电荷数对凝胶溶胀性影响,在NaCl溶液和水中,呈现反复溶胀-退溶胀响应特性。

快速pH响应丝胶／聚甲基丙烯酸互穿网络水凝胶的合成及表征

采用同步互穿网络方法制备丝胶蛋白(SS)/聚甲基丙烯酸(PMAA)为组分的互穿网络(IPN)水凝胶.研究了互穿网络水凝胶对介质pH的刺激响应性能.结果表明,IPN水凝胶具有强烈的pH刺激响应性能.在pH=9.2的缓冲溶液中,—COOH解离成—COO-,渗透压与网络之间的静电排斥作用导致IPN的溶胀度增大;当pH减小时,溶胀度随之减小.IPN水凝胶具有快速退溶胀速率及可逆溶胀-收缩性能.

分步合成羧甲基纤维素/聚丙烯酸甲酯pH敏感互穿网络水凝胶及其表征

以羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸甲酯(PMA)为互穿物,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用互穿网络(IPN)聚合分步合成法在乙醇的水溶液中合成出具有互穿网络结构的水凝胶。通过红外光谱、扫描电镜、X射线衍射和热重分析等表征了聚合物的互穿网络结构。pH溶胀实验结果表明,该水凝胶具有比较明显的pH敏感性,当pH在8.0左右,复合水凝胶的溶胀率达到了最大值,且随着CMC/PMA复合水凝胶中2种组分比例的不同,溶胀率有明显的差异。

温度敏感性聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)水凝胶的合成及性能研究

采用热化学聚合法制备了聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)水凝胶,并对其溶胀性能进行了研究。研究结果表明,PDMAEMA水凝胶具有温度敏感性,在去离子水中其LCST约为50℃;水凝胶的温度敏感性与介质的pH值有关,在碱性溶液中凝胶表现出典型的温度敏感性,而在酸性溶液中凝胶的溶胀率受温度的影响很小,没有温度敏感性。

聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯水凝胶敏感性研究

采用热化学聚合法制备了聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)水凝胶,对其溶胀性能进行了研究,考察了温度、pH和离子强度对其溶胀行为的影响。结果表明,PDMAEMA水凝胶具有温度敏感性,其低临界相变温度在50℃左右;水凝胶具有pH敏感性,其溶胀率在pH=8附近有一突变的下降过程;具有离子强度敏感性,溶胀率随离子强度的增加呈线性下降的趋势。

pH敏感聚丙烯酸/α-甲基丙烯酸水凝胶的合成与性能研究

目的通过合成聚丙烯酸-co-α-甲基丙烯酸水凝胶,研究N,N'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂、丙烯酸和α-甲基丙烯酸单体浓度、聚合时间对其水凝胶溶胀率的影响,以及温度和不同pH值时水凝胶的pH可逆性。方法以丙烯酸和α-甲基丙烯酸共聚合成了6种聚丙烯酸-co-α-甲基丙烯酸水凝胶,用常规法测定其相关指标。结果聚丙烯酸-co-α-甲基丙烯酸水凝胶合成条件为交联剂0.150 3 g,丙烯酸8.2 mL,α-甲基丙烯酸5.1 mL,水60 mL,聚合温度在60℃时的D凝胶结构与性能最好;反应最佳聚合温度60℃;最佳pH=10.20。结论聚合方法简便,条件控制容易,产物结构与性能表征方便。该水凝胶具有pH可逆性,当增加pH值时,溶胀率变大。

丙烯酸接枝壳聚糖水凝胶的制备及其pH敏感性

利用迈克尔加成反应制备了两性聚电解质物质——丙烯酸接枝壳聚糖(ACS),利用FTIR和1H NMR对ACS进行结构表征,制备了丙烯酸接枝壳聚糖水凝胶(ACSG),并研究其pH敏感性和溶胀行为。结果如下:通过迈克尔加成反应,在壳聚糖分子链上引入了羧乙基基团;ACSG在pH值1.2～9.0溶液中均有较强的pH敏感性,酸敏性优于碱敏性;ACSG在不同pH值溶液中的溶胀行为各不相同,在偏酸和偏碱性时溶胀度较大,pH值5.0时溶胀度最小;随着交联剂用量的增加,ACSG的溶胀度逐渐降低;随着取代度的增大,ACSG的溶胀度则先增大后减小。

pH敏感瓜胶/聚丙烯酸半互穿网络水凝胶的溶胀动力学

考察了瓜胶(GG)、丙烯酸(AA)的起始加料量和溶胀介质pH对瓜胶/聚丙烯酸半互穿网络水凝胶溶胀机理及溶胀动力学的影响。结果表明:在pH=3.0时,将GG用量从0增加到25 g/L,最大溶胀率从9.93下降到2.83,对应的溶胀特征指数n由0.600减小到0.203,水的扩散趋于F ick ian模式;将AA用量从125 g/L增加到375 g/L,最大溶胀率从3.14增加到4.30,n从0.484增加到0.609,水的扩散趋于non-F ick ian模式;GG/PAA半互穿网络水凝胶的溶胀行为满足Schott二级动力学方程。将溶胀介质pH从3.0提高到7.4,水凝胶的溶胀率、扩散特征指数n均明显增加。因此调整GG、AA用量以及溶胀介质pH可改变体系的溶胀性能。

聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶人工晶状体材料的合成与性能

以甲基丙烯酸羟乙酯为原料,过硫酸铵/偏重亚硫酸钠为引发体系,二甲基丙烯酸三乙二醇酯为交联剂,采用溶液聚合法制备了聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶(PHEMA)人工晶状体材料。系统考察了聚合反应时间、温度及引发剂和交联剂的用量等对该水凝胶材料机械强度、平衡水含量(EWC)的影响,并对PHEMA水凝胶的结构和光学性能进行了表征。实验结果表明,PHEMA水凝胶的最佳合成条件为:引发剂0.5wt%,交联剂1.0wt%,反应温度40℃,反应时间36h。在此条件下制备的PHEMA水凝胶的拉伸强度达到0.57MPa,邵氏A硬度为23.0,平衡含水量超过40%,透光率≥97%。

聚乙二醇/丙烯酸共聚水凝胶的制备及pH敏感性研究

采用热引发反应制备了聚乙二醇(PEG) 丙烯酸(AAc)共聚物水凝胶,研究了PEG与AAc比例、交联剂、引发剂含量及反应时间等因素对反应转化率和不同pH缓冲液对水凝胶溶胀比的影响。结果发现PEG AAc配比为(3∶7)～(4∶6)之间时,凝胶转化率较大;引发剂、交联剂含量分别为PEG和AAc总含量的0.5%和0.4%时,反应时间为5h,凝胶转化率较高;PEG∶AAc为6∶4时,水凝胶具有较明显的pH敏感性。

聚(甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯/丙烯酸2-乙基己酯)的温度及pH敏感性能的研究

采用紫外光引发光聚合得到了聚甲基丙烯酸N ,N 二甲氨基乙酯〔P(DMAEMA)〕均聚物和不同组成的聚甲基丙烯酸N ,N 二甲氨基乙酯 /丙烯酸 2 乙基己酯〔P(DMAEMA/EHA)〕共聚物。傅立叶红外光谱和核磁共振氢谱测定了P(DMAEMA/EHA)共聚物的链结构 ,结果表明 :聚合的投料比与所得产物的实际组成比一致。在 pH >8,P(DMAEMA/EHA)共聚物溶液的低临界溶液温度 (LCST)随聚合物中EHA组分的增加逐渐下降 ;在pH≤ 8时 ,则观测不到体系的LCST。 37℃下均聚物及共聚物试样 (D、D/E1、D/E2、D/E3)的pH敏感点分别为8 80 ,8 72 ,8 37,8 2 9。共聚物结构中EHA组分越多 ,则 pH敏感点越低。P(DMAEMA)均聚和共聚物的LCST随着NaCl浓度的升高而线性下降 ,且下降的速率相等。

活性炭对聚丙烯酸水凝胶pH敏感性的影响

以丙烯酸(AA)为单体、活性炭(AC)为惰性致孔剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂,采用自由基溶液聚合法制备了聚丙烯酸(PAA)/AC复合水凝胶,并研究了AC的引入对PAA水凝胶pH敏感性的影响以及不同pH值的缓冲液中水凝胶的溶胀动力学。结果表明:AC的引入并未影响PAA水凝胶的化学组成和热稳定性,但增大了其孔隙尺寸;AC的引入提高了PAA水凝胶的pH敏感性;冻干的PAA/AC复合水凝胶比烘干的PAA/AC复合水凝胶达到溶胀平衡的速率更快、平衡溶胀比更大。

氧化石墨烯/聚丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸复合水凝胶

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,采用自由基引发聚合,使丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)在氧化石墨烯(GO)水溶液中进行共聚,制备了GO/PAM/PMAA复合水凝胶。研究了GO、MAA和BIS含量对复合水凝胶性能的影响。结果表明,GO/PAM/PMAA复合水凝胶具有三维网络结构,表现出pH敏感性,具有较好的药物缓释性能;热稳定性、力学性能随GO、BIS含量的增加而增强;平衡溶胀比随GO、BIS含量的增加而降低,随MAA含量的增加先增大,后减小,当n(AM)∶n(MAA)=10∶1时达到最大值。

载药聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯水凝胶膜的制备及性能

选择(NH4)2S2O8为引发剂,N-N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,十二烷基硫酸钠(SDS)为制孔剂,通过改变水凝胶膜的溶剂与单体的配比、交联剂和制孔剂的量等制备出不同性质的水凝胶膜,运用电镜扫描、含水率、电子拉力机等表征不同水凝胶膜的性能.本研究尝试将硫酸新霉素药物作为载入药物导入水凝胶中,进行载药和缓释能力测试.实验结果表明,当单体甲基丙烯酸羟乙酯与水的比例为1∶3,引发剂过硫酸铵含量为单体1.0%(w/V),SDS为4.0%(w/V),MBA为4.0%(w/V)时,水凝胶的含水率为42.84%,拉伸强度为0.32MPa,药物缓释累积达峰时间为8.17h,综合性能较佳.

丙烯酸／α-甲基丙烯酸／丙烯酰胺共聚物智能水凝胶的合成及评价

由丙烯酸(AA)、α-甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)合成了具有很好pH敏感性和一定温度敏感性的智能水凝胶,考察了合成温度、丙烯酰胺、交联剂和引发剂用量对制备的水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,在60℃下,单体AA和MAA用量分别为100 mmol和75 mmol时,单体 AM、交联剂和引发剂用量分别为反应物总质量的32．8％、0．2％和0．4％时,制备的水凝胶溶胀性能最好。考察了介质的离子浓度、pH值和温度对水凝胶溶胀比的影响,结果表明,离子浓度越大,水凝胶的溶胀比越小;水凝胶具有一定的pH可逆性。

聚甲基丙烯酸/碳纳米管杂合水凝胶的制备、结构及溶胀性研究

通过自由基交联聚合的方法制得了新型的聚甲基丙烯酸/多壁碳纳米管(PMAA/MWCNT)杂合水凝胶。研究了碳纳米管含量对水凝胶的结构与溶胀性能的影响。实验结果表明,通过调节MWCNT的含量,可以使得PMAA/MWCNT杂合水凝胶表现出了更高的膨胀性和更强的pH敏感性。