聚丙烯酰胺PAM水凝膠制作方法及應(yīng)用原理

【資料簡介】

聚丙烯酰胺PAM水凝膠制作方法及應(yīng)用原理

為了提高水凝膠的彈性性能, 采用微凝膠法制備了高彈性的聚丙烯酰胺水凝膠.先采用沉降聚合法制備了聚丙烯酰胺微凝膠，再以此充當(dāng)交聯(lián)劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)劑和引發(fā)劑，制備了高機(jī)械性能的聚丙烯酰胺水凝膠.同時探討了丙烯酰胺濃度、凝膠成型溫度、微凝膠與水的體積比對聚丙烯酰胺水凝膠彈性性能的影響.結(jié)果表明：隨著丙烯酰胺的濃度的增大，凝膠柱的彈性模量變大；隨微凝膠成型溫度越高，形成的水凝膠的彈性模量越??；當(dāng)微凝膠與水的體積比為1︰1時，水凝膠的彈性模量較大，增加或減少微凝膠的量均會使得水凝膠的彈性模量變小.

 聚丙烯酰胺具有典型的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無毒副作用、性能穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于生物水凝膠的制備，如蛋白質(zhì)分離、藥物釋放、土壤改良劑等.由于聚丙烯酰胺水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度較低，使其在強(qiáng)度要求相對較高的領(lǐng)域，如人工肌肉骨骼、記憶開關(guān)元件、機(jī)械傳動裝置及生物傳感器等的應(yīng)用受到很大的限制.傳統(tǒng)的提高水凝膠機(jī)械強(qiáng)度的方法有增加交聯(lián)密度、降低凝膠溶脹度、引入纖維狀增強(qiáng)劑、制備互穿網(wǎng)絡(luò)等，但操作較繁瑣，或?qū)λz的機(jī)械性能的改善能力有限，或改變了聚丙烯酰胺其本身的性能，使聚丙烯酰胺水凝膠應(yīng)用受限.
 
      傳統(tǒng)的凝膠以亞甲基雙丙烯酰胺為化學(xué)交聯(lián)劑來制備.近年來，諸多研究者按此模式，通過構(gòu)建聚合物的交聯(lián)來改變水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度，如構(gòu)建拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[8]、雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、復(fù)合結(jié)構(gòu)，及加入納米凝膠作為交聯(lián)劑制備水凝膠[13-15]等.利用活性納米粒子如鋰皂石、氧化石墨烯、離子、二氧化硅、粘土、活性納米凝膠等代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交聯(lián)劑來制備水凝膠，雖能大大提高水凝膠的機(jī)械性能，但過程復(fù)雜，影響因素不易控制，成本增加.
 
      利用材料自身形成微凝膠作為交聯(lián)劑制備高彈的水凝膠，由于沒有其他粒子的加入，制備的凝膠成分更純，性能更易控制，且制備過程簡易、方便，具有很強(qiáng)的實(shí)用性.制備微凝膠的方法較多，采用反相微乳液聚合法、自組裝輔助聚合法、光聚合法，采用微凝膠制備高彈性聚丙烯酰胺水凝膠，為簡化實(shí)驗(yàn)操作，采用沉降聚合法，并探討了丙烯酰胺的濃度、凝膠成型溫度、微凝膠與水的比例等因素對聚丙烯酰胺水凝膠彈性性能的影響，以期獲得制備高彈性聚丙烯酰胺水凝膠的相關(guān)條件，為開發(fā)高彈性聚丙烯酰胺的新應(yīng)用奠定基礎(chǔ).