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环境敏感性水凝胶(智能水凝胶)在药物控制释放、酶的固定化及生物物质分离提纯等方面有着诱人的应用前景,因而近年来受到普遍关注。目前,无论在学术还是在应用领域,以pH敏感、温度敏感、pH/温度双重敏感水凝胶的研究尤为活跃。 本文从分子设计的角度出发,选用具有优良pH敏感的丙烯酸(AAc)及温敏性的N—异丙基丙烯酰胺(NIPA)为基本原料,制备了系列pH敏感、温度敏感、pH/温度双重敏感水凝胶,系统地研究了这三类丙烯酸系水凝胶的基本物理性能(密度、平均分子量、交联密度、平衡态水含量、固定电荷密度等),测试了水凝胶在不同离子强度下的溶胀、退溶胀性能,并对其响应机理进行了探讨,同时对这三类水凝胶的机械性能进行测试,取得了以下主要研究结果: 一、pH敏感水凝胶 1、pH敏感水凝胶的溶胀性能受离子强度的影响非常大,离子强度越高,溶胀率越低; 2、pH敏感水凝胶的力学性能随着外界的pH值的变化而出现变化,当pH小于6时,凝胶呈现收缩状态,力学性能较高;而当pH大于6时,凝胶呈现溶胀状态,力学性能较低。 二、温度敏感水凝胶 1、离子强度是影响温度敏感水凝胶溶胀率的关键因素,影响方式同pH敏感水凝胶的方式相同(离子强度越高,溶胀率越低); 2、使用丙烯酰胺与N-异丙基丙烯酰胺共聚提高了温度敏感水凝胶的LCST,使其由文献报道的32℃升高到45℃; 3、温度水凝胶的机械性能随温度变化显著。当温度达到LCST后,杨氏模量有较大幅度提高。对于0.2M下的水凝胶,提高的幅度可达到44%。 三、pH/温度双重敏感水凝胶 1、对于pH温度双重敏感水凝胶来说,pH和温度是影响其平衡态溶胀率的两个基本的参数。在酸性条件下,凝胶溶胀率随温度的升高而增大,当温度达到LCST时,凝胶的溶胀率急剧下降,并随着温度上升而下降。 2、离子强度对pH温度水凝胶的溶胀率的影响很大。由于离子屏蔽作用,离子浓度越高,溶胀率越低,反之则越高。