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1、 本科生毕业论文（设计） 题 目 聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的 制备及性质研究 学 院 理学院 专业班级 应用化学（化学生物） 学生姓名 指导教师 撰写日期：2012 年 5 月 12日聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备及性质研究 摘要水凝胶是一种亲水但不溶于水，具有交联三维网络结构的高分子聚合物，具有一定条件下的溶胀/退溶胀行为，同时具有输送和渗透性、能量转换、吸附分离、生物相容性等功能。根据水凝胶对外界刺激的应答情况，水凝胶可分为传统凝胶和环境敏感型凝胶。温敏性高分子水凝胶是研究最多，也是最重要的一类敏感性高分子水凝胶体系。聚N-异丙基丙烯酰胺(PINPAm)的低临界溶解温度（LCST）约3
2、3.2。PNIPAm具有良好的双亲性，且其相变温度在人的生理温度附近且略高于环境温度，且通过加入多种类单体控制其LCST，兼有易于控制、易于改性等优良特性，成为目前研究最热的一类热缩性温敏凝胶。PNIPAm水凝胶制备分别探讨了：（1）用不同量的引发剂过硫酸铵(APS)对水凝胶形成的影响；（2）反应温度分别为低温(低于5度)、20度、30度、40度对水凝胶形成的影响。所制备的PNIPAm水凝胶分别测定了相转变温度(LCST)和凝胶溶胀率(SR)。结果表明引发剂量用量增多时水凝胶形成反应时间变短；反应温度升高水凝胶外观出现由无色透明凝胶-乳白半透明凝胶-乳白色凝胶-乳白色且无固定形态凝胶的变化。低
3、温生成的水凝胶相转变温度(LCST)在33度到34度之间，水凝胶体积发生不连续收缩现象；交联剂N,N-亚甲基双丙烯酞胺(BIS)使用量越多溶胀率越小。关键词：温敏性水凝胶；PNIPAm水凝胶；制备；性质 Preparation and the properties of hydrogel PINPAm AbstractThe hydrogel is a kind of hydrophilic system but insoluble in water, has a cross-linked three-dimensional network structure of the polymer,
4、with certain conditions swelling / deswelling behavior, at the same time having a conveying and permeability, energy conversion, adsorption separation, biocompatibility and other functions. According to the outside stimuli response, hydrogel can be divided into traditional and environmentally sensit
5、ive gel. Temperature sensitive hydrogel is the most studied, is also one of the most important sensitive polymer hydrogel system. PNIPAm is a classic temperature sensitive hydrogel with lower critical solution temperature (LCST) about 33.2C closed human body temperature, its phase transition tempera
6、ture is under the human physiological temperature 2-3C and slightly higher than the ambient temperature. PNIPAm is amphiphile polymer and easy modification by adding other monomers to control its LCST. Due to the properties easy control and modification, PNIPAm is one of the most attractive environm
7、entally sensitive hydrogel with thermo-shrinkable temperature sensitive hydrogel.In this paper the preperation of PNIPAm hydrogel was investigated with different amounts of the initiator ammonium persulfate (APS) and the reaction temperature which were at under 5C, 20C, 30C, 40C respectively. And th
8、e properties of PNIPAm hydrogel phase transition temperature (LCST) and hydrogel swelling rate (SR) were observed. The experimental results showed that hydrogel formation reaction time becomes shorter with the incressing amounts of APS. The appearance of hydrogel obtained were very different in diff
9、erent reaction temperature: gel is colorless and transparent (under 5C),shallow slightly milky and semitransparent gel (at 20C), milky and non-transparent gel, plaster (without fixed shape and non-transparent, maybe microgel). The sample formation under 5C showed the volume shrinkage phenomenon in t
10、he range of 33-34C. And the amount of crosslinking agent N, N - methylene bis propylene phthalein amine ( BIS ) used in the formation of hydrogel, the hydrogels swelling rate was small.Key words: temperature sensitive hydrogel; PNIPAm hydrogel; preparation; properaties目录1 绪论1 1.1 水凝胶与智能水凝胶1 1.2 温敏性水
11、凝胶2 1.3 水凝胶应用前景及展望3 2 实验5 2.1 实验制备与性质研究试剂5 2.2 实验仪器52.3 制备与性质研究52.3.1 制备5（1）引发剂（APS）量不同的无孔PNIPAm水凝胶的合成5（2）不同温度的无孔PNIPAm水凝胶的合成62.3.2 性质研究6（1）相转变温度(LCST)的测定6（2）凝胶溶胀率(SR) 63 实验结果与讨论8 3.1 制备83.1.1 不同引发剂（APS）量不同的无孔PNIPAm水凝胶的合成（温度为室温或低温）83.1.2 不同温度的无孔PNIPAm水凝胶的合成9 3.2 性质103.2.1 胶体的温敏性10（1）胶体生成时反应温度为低温（冰水浴
12、中）10（2）胶体生成时反应温度为20度103.2.2 凝胶溶胀率(SR) 11 （1）胶体生成时反应温度为低温（冰水浴中）11（2）胶体生成时反应温度为20度14（3）胶体生成时反应温度为低温和20度的对比174 结论20参考文献21致谢22171 绪论1.1 水凝胶与智能水凝胶水凝胶是一种亲水但不溶于水，具有交联三维网络结构的高分子聚合物，具有一定条件下的溶胀/退溶胀行为，同时具有输送和渗透性、能量转换、吸附分离、生物相容性等功能。根据水凝胶对外界刺激的应答情况，水凝胶可分为传统凝胶和环境敏感型凝胶。传统的水凝胶对环境的变化不特别敏感；而环境敏感的水凝胶，又称智能水凝胶，在相当广的程度上对环境所引起的刺激有不同程度的应答，具有外场响应特性，其形貌与性能可随外界环境如温度、pH值、光照、电磁场或化学物质阴等条件的变化而变化，如表1.1表1.1 环境变化及水凝胶的应答环境变化水凝胶的应答pH的变化化学或生物化学变化温度变化收缩或溶胀（促进或阻碍反应或识别过程）化学或生化试剂变化相分离（沉淀）溶剂及盐的变化形状变化（收缩或溶胀）电场的变化表面（变混）辐射变化渗透性（增加或减少）机械强度变化机械性能（变硬或变软）；光学性能（透明或不透明）；电性能（产生信号：发生电化学反应）因其独特的吸水、保水及仿生特性，水凝胶
