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1、 胶原多肽/聚丙烯酸物理水凝胶的合成与表征 精品目 录摘 要.1第一章 绪论311水凝胶的基本性质31.1.1胶原多肽水凝胶概述41.1.2聚丙烯酸水凝胶概述41.2水凝胶的分类41.2.1智能水凝胶41.2.2磁性水凝胶61.2.3聚合物水凝胶71.3水凝胶的应用71.3.1水凝胶在农林业的应用81.3.2水凝胶在工业上的应用81.3.3水凝胶在组织工程中的应用81.4水凝胶的研究和发展趋势91.5展望9第二章 胶原多肽/聚丙烯酸水凝胶的合成和表征102.1水凝胶的合成与表征102.1.1单体聚合并交联102.1.2聚合物交联102.1.3载体的接枝共聚112.2水凝胶的性质研究112.2.
2、1溶胀-收缩行为(凝胶状态方程)112.2.2力学性能112.3水凝胶性质的影响因素122.3.1共聚单体的组成122.3.2交联密度的影响122.3.3合成条件的影响132.4胶原多肽水凝胶的合成132.4.1实验材料132.4.2合成方法132.5聚丙烯酸水凝胶的合成142.5.1试剂142.5.2聚丙烯酸水凝胶的合成原理142.5.3聚丙烯酸水凝胶的合成142.6聚丙烯酸水凝胶的表征142.6.1含水率的测定142.6.2吸水速率152.6.3在不同电解质中的吸液倍率152.6.4吸水速率152.6.5保水能力152.6.6对盐溶液的应答性162.6.7接枝率162.6.8性能测试162
3、.7胶原多肽水凝胶的表征162.7.1表征测试方法162.7.2实验结果与讨论172.7.3小结21参考文献.21致 谢.23摘 要本文对胶原多肽聚丙烯酸水凝胶的合成与表征进行了综述，水凝胶的吸盐倍率、吸水速率、保水能力等各项性能均较好。凝胶吸液性能是衡量其性能的最主要指标，为了提高吸液倍率，进行了各种不同条件的研究，通过吸水原理与各种合成方法的简介，对其中一种方法进行侧重说明。并且还对水凝胶进行了表征，如在不同温度下的保水性、吸水速率、不同pH下的吸液比较、吸水凝胶对盐水的应答性等，结果表明具有较好的保水性，接枝率较高，吸水速率较快。为了检验所得产物，本文通过傅立叶红外光谱仪分析了其结构。I
4、R分析表明，为一种均一性聚合物，并非简单的加和。水凝胶具有一定的生物降解性，属于环境友好材料。关键词： 胶原多肽 聚丙烯酸 合成与表征 保水性ABSTRACTIn this paper, the collagen peptide/polyacrylic acid water of the synthesis and characterization of gel was summarized, the absorption rate of salt water gel, bibulous rate, ability to hold moisture and so on each perform
5、ance were well. Gel to absorb fluid performance is measured the properties of the most main index, in order to improve the rate of absorb fluid, the various different conditions of the research, through the water absorption principle and the method of synthesis of introduction, to one of the methods
6、 that are focusing on. And also to gel to characterize, such as different temperature, bibulous rate, the water under different salt absorb fluid comparison, bibulous gel of brine response sex, the result indicates that it has better the ability in swimming, grafting rate is higher, bibulous rate fa
7、ster. In order to test the products, this article through the Fourier infrared spectrometer, analyzes its structure. IR analysis shows that, for a uniformity polymer, not simple addition and. Water gel has certain biodegradation, belongs to the environment friendly materials.Keywords: collagen pepti
8、de/polyacrylic acid water gel; Synthesis and characterized; The water第一章 绪论11水凝胶的基本性质水凝胶（Hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基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。 图1-1水凝胶网络示意图水凝胶有各种分类方法,根据水凝胶网络键合的不同,可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的,这种凝胶是非永
9、久性的,通过加热凝胶可转变为溶液,所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态,如k2型角叉菜胶、琼脂1等在合成聚合物中,聚乙烯醇(PVA)是一典型的例子,经过冰冻-融化处理,可得到在60以下稳定的水凝胶2。化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物,是永久性的,又称为真凝胶。据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH等的变化不敏感，而环境敏感的水凝胶是指自身能感知外界环境(如激光、pH、光、电、压力等)微小的变化或刺激，并能产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。此类凝胶的突出特点是在
10、对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化，利用这种刺激响应特性可将其用做传感器、控释开关等，这是1985年以来研究者最感兴趣的课题之一。根据水凝胶大小形状的不同,有宏观凝胶与微观凝胶(微球)之分,根据形状的不同宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等,目前合成的微球有微米级及纳米级之分。根据合成材料的不同,水凝胶又分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。天然的亲水性高分子包括多糖类（淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸，壳聚糖等）和多肽类（胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等）。合成的亲水高分子包括聚乙烯、醇、丙烯酸及其衍生物类（聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等）
11、。天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格,因而正在引起越来越多学者的重视。但是天然高分子材料稳定性较差,易降解,近几年不少学者开始了天然高分子与合成高分子共混合成水凝胶的研究工作,这将是今后的一大重要课题。1.1.1胶原多肽水凝胶概述胶原多肽亦称水解明胶，是胶原或明胶经蛋白酶等降解处理后的多肽混合物，其分子量在500-20000Da之间，蛋白含量达90%以上,水溶性强,粘度低，氨基酸组成与明胶基本相同，人体消化吸收率为100% 。研究表明，胶原多肽具有提高骨骼强度、抗高血压、保护胃粘膜、抗衰老和美容护肤等生理功能，可广泛应用于功能食品、医药、化妆品等领域。
12、目前，胶原多肽的合成方法主要有酸法、碱法、高温热解法和酶法。碱水解使蛋白中含羟基和巯基的氨基酸全被破坏，使氨基酸大多消旋，没有生物价值；酸水解法对设备腐蚀严重，同时高温下使色氨酸彻底破坏；高温热解法的产品含盐量低，但耗时长，产品分子量分布不均且不易控制，不适合生产高品质的胶原多肽。与前三种方法相比，酶法水解反应温和，氨基酸破坏小，安全可靠，易控制，无污染。本文以明胶为原料，采用正交实验方法确定胶原多肽合成的最佳工艺条件，并对胶原多肽结构进行表征，为明胶进一步开发利用提供理论依据。1.1.2聚丙烯酸水凝胶概述聚丙烯酸水凝胶为含有大量不能自由移动羧基的立体网状大分子。 当溶液的PH值不同时, 这些
13、羧基的离解浓度不同, 使网络间静电排斥作用不同; 胶内外的离子浓度差不同, 从而因浓差引起的渗透压不同。 由于上述两种原因, 使聚丙烯酸水凝胶在不同pH值溶液中, 呈现不同程度的收缩或溶胀状态。1.2水凝胶的分类1.2.1智能水凝胶 智能型水凝胶是一种可以进行传感、处理并且具有执行功能的高分子材料，作为一种新型的智能材料，在诸多领域有着重要的用途。根据对外界环境条件的刺激表现出不同的响应情况可以分为：温度敏感性的水凝胶高分子材料、对于pH 敏感性的水凝胶高分子材料、对光敏感的水凝胶高分子材料、 对压力敏感的水凝胶高分子材料、对于生物分子敏感的水凝胶高分子材料、对于电场敏感的水凝胶高分子材料等。
14、 1.2.1.1温度敏感性水凝胶 这一类水凝胶高分子材料的溶胀与收缩性，对于温度的 变化具有非常高的敏感度，具体表现为在较低温度下溶胀度较高，在相对较高温度下溶胀度比较低。该凝胶具有最低临界共溶温度(LCST)，即溶胀度的变化和温度的变化并不是线性的，在某一温度下水凝胶的体积表现为突然的收缩和膨胀。聚(N，N-二甲基丙烯酰胺-共-丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸丁酯)与聚丙烯酸的互穿网络凝胶，具有高温下溶胀，低温下收缩的特点。采用不同粒径的硅胶颗粒从而合成的多孔PNIPA水凝胶高分子材料，并且测定了不同的温度下达到溶胀平衡时，水凝胶高分子材料的去溶胀的具体作用机理，以及收缩凝胶的再溶胀作用。实验结果显
15、示出，和无孔凝胶相比，多孔凝胶高分子材料的溶胀性能有了很大的提高，这主要是因为孔结构的存在使得水凝胶高分子材料的响应速率，尤其是溶胀性能速率有了大幅度的提高等 在合成水凝胶过程中，采用BIS作为交联剂，通过两步聚合反应法得到了和传统水凝胶材料相比有更好的溶胀和去溶胀作用的对于温度敏感的冷冻凝胶P(NIPAAA)。许多科研工作的结果都表明，如果水凝胶的溶胀比随温度的升高而增加，随着温度的降低而降低，则水凝胶表现为热胀性。这种特性对于水凝胶高分子材料在各方面的应用，特别是在药物的可控性释放方面的应用具有非常重要意义。 1.2.1.2pH敏感性水凝胶 水凝胶高分子材料对于pH的敏感性是指其溶胀或消溶胀作用
