水凝胶的应用和研究进展剖析.ppt

水凝胶的应用和研究进展
水凝胶
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。它在水中能够吸收大量的
水分显著溶胀,并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结
构而不被溶解
智能水凝胶能够感知外界刺激的微小变化,如温度、
ρH值、离子强度、电场、磁场等,并能够对刺激发生敏
感性的响应,常通过体积的溶胀或收缩来实现
水凝胶的特点
≤水溶胀性,交联聚合物
亲水性,吸水可达自身重量的数干倍
三维网络结构,在水中不溶解
能够感知外界微小刺激(智能性水凝胶)
水凝胶的三维网络示意图和扫描电镜图片
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0水凝胶的分类
s1按照键合方式
物理凝胶和化学凝胶
≤2按照水凝胶的形状和大小
宏观凝胶(柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等)
微观凝胶(微球)
≤
合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶
0聚合物交联
从聚合物出发制备水凝胶有物理交联和化学交
联两种。物理交联通过物理作用力如静电作用、离
子相互作用、氢键、链的缠绕等形成。化学交联是
在聚合物水溶液中添加交联剂,使聚合物交联成网络
聚合物水凝胶。
从聚合物出发合成水凝胶的最好方法是辐射交
联法,所谓辐射交联是指辐照聚合物使主链线性分子
之间通过化学键相连接。许多水溶性聚合物可通过
辐射法制备水凝胶,如PVA、 polyN, PAam、聚乙烯基
吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺(PAam)、聚氧乙烯(PEO
等
水凝胶的溶胀性
s吸水溶胀是水凝胶的一个重要特征。在溶胀过程中,一方
面水溶剂力图渗入高聚物内使其体积膨胀,另一方面由于
交联聚合物体积膨胀导致网络分子链向三维空间伸展,分
子网络受到应力产生弹性收缩能而使分子网络收缩。当这
两种相反的倾向相互抗衡时,达到了溶胀平衡。
W-w
SR=D
×100%
水凝胶的力学性能
≤水凝胶不仅要求具有良好的溶胀性能,而且
应具有理想的力学强度,以满足实际的需要
水凝胶力学性能参数:拉伸强度(膜状水凝
胶),压缩强度(柱状水凝胶
在同一水凝胶中,往往水凝胶的溶胀度和力
学性能恰恰相反。水凝胶的交联度越高,结构越
规准,因而力学性能往往更好,而交联度高则部
利于水凝胶的溶胀。
实际应用中,既要追求水凝胶的溶胀性能,
又要保证应用需要一定的机械强度,要根据不同
需要设定不同标准。
水凝胶的应用
≤在医药伤口敷料中的应用
水凝胶在医学领域中的首要应用即为伤□敷料,水凝胶材料
直接用于与人体组织接触,可防止体外微生物的感染,有效的防
止体液的损失,并且能够传输氧分到伤□,一般说来能促进伤□
的愈合。医用伤口敷料的合成中,通常采用抗菌性天然高分子作
为单体,通过交联剂合成抗菌性水凝胶,并将消炎药物等包埋在
水凝胶中,透过凝胶缓慢地释到受伤部位,加速伤□的愈合。医
用水凝胶敷料可用于皮肤创伤、皮肤溃疡、烧伤,烫伤等