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溶液聚合
单体先溶丁适当的溶剂中然后引发聚介反响的方法,称为溶液聚介。溶剂能溶解单体和反响后的聚介物,通过进一步参加交联剂交联就可得到吸水性水凝胶。溶液聚合存的突出问题足聚介中后期体系粘度高,传热散热慢、搅拌困难,另外还冇聚介速率低、。
悬浮聚合
恳浮聚仟又称珠状聚仟,是指借机械搅拌或猛烈振荡使单体呈液滴状分散丁水中进行聚合反响的方法,需耍分散剂维持稳定。悬浮聚合中的单体应不溶或难溶丁水,其产物也不溶丁水:需婆参加分散剂以防止液滴Z间的粘结聚并;承受难溶丁水易溶 r单体的油溶性引发剂。这种方法具冇体系粘度低,溶液散热,操作较简洁,产物分子员较髙,质慣均匀等优点。但产品会残田冇少员分散剂。
反相悬浮聚合
反相悬浮聚仟是以油性溶剂为分散介质,单体或高分子物质的水溶液作为水和液滴进展聚合的方法。所承受的单体或高分子物质应是亲水性或水溶件的,引发剂多为水溶件的。目前,反和悬浮聚合是介成SAP最重要的也是最普遍的方法。它不仅抑制了溶液聚合的传热和搅样问题,同时八冇高聚合速率和髙分子虽的优点,反响条件也比较温和,副反响较少。反响后需除去未反响单体、低分子产物及其中残田的溶剂。
微乳液聚合
微乳液聚合是指在猛烈搅拌或猛烈振荡作用下,油件单体在水连续相中借助乳化剂的乳化稳定作用分散成乳液状态,然后所进展的聚合反响。苴聚合速率快、分子最高;-0」5um,比总浮聚介粒子50~200um小的多:反响后町破乳制成微粒状粉末。微乳液聚合是制备粉末SAPM主耍的方法°
反相微乳液聚合
反柑微乳液聚合是将亲水性或水溶件单体的水溶液分散在油性介质中,通过乳化和的乳化分散,井在搅拌或猛烈振荡卜分散成微乳液状态然后进展聚合反响,反响后水柑分散成水凝胶微粒,是油包水的乳液体系。反相微乳液聚介与微乳液聚合的机理和同。制备SAP的聚合单体多为亲水性的单体,所以使用反相乳液聚合的方法也比较多。
近年来水凝胶的进展
近年來,诸多学冷从水凝胶所Jl冇的特别性质,仟成水凝胶的原料,合成方法等巾度进展了深入的争论,使水蹴胶的争论IJ趋耕细化、多样化,呈现出一派欣欣向荣的景象。
141敏感性水凝胶
敏感性水凝胶也称智能型水凝胶,对r外界环境耍素的变化,如温度、pH、离子强度、电场、光等能够以显著的体积相变行为予以响应。
淋度敏感性水凝胶存在一临界相转变温度LCST〔LoWerCritiCalSolUtionTemperature〕,低于LCST时,水礙胶
大量吸水溶胀,当温度升至LCST四周时,離胶自动收缩排出溶胀吸取的水,其吸放过程是可逆的。水凝胶体积相变前肓的体积比定义为溶胀比。水凝胶的响应速度用收缩时闻來表示。
当前淋敏水凝胶的争论以N杲内基丙烯酰***〔NIPAM〕居多,NIPAM水凝胶的LCST为32°C左右由于其显苦的
温戲特性而在约物、爾的掌握释放,生物人分子的浓缩分别等方“Ii显现出巨人优势。近年來的争论集中于通过不同的合成方法〔如RAFT可逆加成断裂链转移聚合辐射聚合3D】等〕,不同的共聚单体间及其他助剂,来转变苴溶胀比、、强度等特性。在理论争论方而,LiH等人1山、王效贵IE等在前人的皋础上建立了比较成熟的温做性水凝胶膨胀动力学模熨。
PH嫩感水凝胶是指其体积随坏境PH值变化而变化的水凝胶。这类凝胶的分子屮具有可解离基团,可依据环境PH
的变化而夺得或失去质子。国内众多争论单位“S分别利用不同的原料合成了PHyl感性凝胶并对其性能进展了争论评价。
实际上,傲感件水凝胶对不同因素的敏感恃件往往不是专一的,即同一种水凝胶对多种坏境因素的变化同时具冇敏感性⑷一⑼O

淀粉是可再生资源且來源较广,价格和对低廉,乂可生物降解,内而淀粉基水凝胶具有较好的进展前景。淀粉基SAP的吸水率普遍较高,可达儿白倍其至上干倍,具有优良的保水牲能。近年来淀粉堆吸水剂的进展集中F与丙烯酰***接枝,与内烯睹接枝as,与丙烯酸接枝MRi等方Hlj的争论。
在淀粉的选择方佃,争论较多的一般是上米淀粉,木巒淀粉,置化淀粉,也有人对魔芋粉【也进展了接枝争论。众多学者在聚合方法,原料配比,引发剂,交联剂,复合材
料添加剂,工艺条件对淀粉系SAP的机理和性能等方面的彩响上进展了细致的争论。143丙烯酸系水凝胶
丙烯酸系SAP—直是工业产胡中的主导,近年來的争论看眼于以下儿个方面:一、承受不同的合成方法如反相悬浮1291、微波叭辐照㈤等以及承受不同的自由基聚合弓I发体系來提ι⅛内烯酸系超强吸水树脂的质累与性能;
过将丙坏酸与其他单体进展二元或者多元共聚132331,利用多重基团的协同效应,提高其吸水率,特别是吸盐水率。三、
通过与无机材料如凸棒土Z等的复合提高SAP的综合件能:凹、通过与淀粉系的接枝J,-聚提超群强吸水剂的性能。
丙烯酰***系水凝胶
近儿年,除了対聚内烯醸***水凝胶的合成工艺和性能评价进彳了优化设计【对外,聚内烯酰***系水凝胶的争论还表达在将其与其他单体共聚【的,与无机纳米材料(锂基粘土,膨润土等)复合旳導方面,以提高其热稳定性、耐盐性、强度等性能。在油田用调剖堵水剂中,PAM系水膨体担当着主耍角色B“切。
聚乙烯醇系水凝胶
聚乙烯醇(PVA)系水凝胶是近儿年來争论的热点,在生物医学上,用于其其有良好的生物和容性和力学特性,被认为是研发抱负的人工软骨植入材料的基体Z—。聚乙烯醉及其复合水凝胶的制备方法主渎有传统的化学聚合方法、紫外辎照、反复冷冻-解冻法、泄向冷冻法⅜,40431o后两种方法旨右洽成内部构造规整的水凝胶,通过水分子的快速冻结使与其接触的髙分子链形成有序构造,解冻或斤枯燥后能够连续保持这些独特的构造,进而提高水凝胶的强度等性能O
在聚乙烯醇复合水凝胶合成方与壳聚糖、淀粉、内烯酸、聚内烯酰***、%皋磷灰冇、膨润土、短纤维等材料的复
μ4-461都有争论,分别从工艺条件(原料配比、冷冻解冻次数等)、溶胀率、脱水率、抗拉强度、断裂拉仲率、敏感件(pH、温度等)、结品度、透亮度等方mi进展了争论表征C
其他型水凝胶以甲棊丙烯酸卩一耗乙酣(HEMA)为垂体的合成与表征争论的较多。东工业
人学网等单位在这方【衍进展了广泛的争论。另外,在以聚乙烯棊毗咯烷制(PVP)和聚己内酯(PCL)为原料合成水凝胶方面也有报道μ9创。
利用化学法制备水凝胶的进展可从两个方【佃加以rι纳⑸S—、在凝胶构造中引入特别的交联中心;二、是掌握高分子链的长度,或者是两者的结合。
在凝胶构造中引入特别的交联中心,如交联中心或滑动交联点,可以有效地分散应力,使髙分子链不简洁I析裂,提髙水凝胶的力学性能。引入交联中心的争论集中在纳米复合水凝胶(NanOCOmPOSiteGeI)的制备上,在纳米尺寸无机复合剂(粘土等)的表而引发聚仟反响,造成髙分子与粘土粒子的配位键合,借助粘土粒子的均匀分布实现高分子在体
系中的相对均匀分布,从而提高水肘胶构造的规幣性,增加水凝胶的综合性能。近年來消灭的以聚乙二醇(PEG)和口一
环糊桔(α∙CD)为代表Id妙的拓扑凝胶(TOPOlOgiCaIGeI)是具冇滑动交联点的型水凝胶,将PEG线性分子链穿过αVD环,再川人呈团锁住PEG分子的末端防止滑脱,然后再使a£D环之间发生化学交联U卩得到了8字型的滑动交联点。在凝胶网络方浙,先足消灭了半互穿聚合物网络(SemilPN)及互穿聚介物网络(IPN)水凝胶,这些从聚合物网络设计
得到的水凝胶的性能都有不同程度的提髙。最近几年,在此根底上GongJP等人ιw-55,.κ制备出了双网络水凝胶(DoubleNeMorkgel)O所训双网络,足指维持水凝胶基木框架的交联的刚性第一网络,以及贯穿其中的交联度很低英至不交联的柔性其次网络。较一般水凝胶和PN水凝胶,DN水凝胶的机械性能得到人幅提高,抗压强度可以提岛儿I
倍。两者的区分在TiPN水凝胶尽管也存在着两种或两种以上的髙分子网络,但是两个网络的摩尔比比较接近,没有形成填补第一网络空隙的柔性其次网络,水凝胶所受的应力不能通过第一网络的粘性耗散得到有效的吸取和分散。而DN水凝胶的第一网络与其次网络的摩尔比为儿f咅到几I倍,表达出格外优异的机械性能。
水凝胶聚合物人分子链的参差不齐致使其与水的相互作用、企受外力状况不够理想,影响了水凝胶的综合件能。鉴丁这一缺乏,消灭了一些制备坟一长分子链聚合物水凝胶的技术,主耍是在均-链氏的髙分了的末端接上一些特别的官
能团,然后利用官能团之间的反响实现交联,得到需耍的网络构造。“点击化学,r
(CIiCkCheIniStry)冈是近卜年间
进展起來的一门化学反响技术,、产物易提纯、咼收率等,在聚合物化学领域引起丁广泛兴趣。垦丁此技术,MalkoCh等人旳合成了一种的微构造较为规整的PEG凝胶。先在PEG人分了端基上分別接上焕妹和多强垄的官能团,然后在多径基的分了的桂基上接看氮,再用所得到的帯有烘基的人分子与带有叠氮端基的另一个人分子在CIr催化下,快速反响,形成具有网络构造的水凝胶。由于其具有极人的交联度,这种方法制得的PE***凝胶的性能比传统光化学交联法制得的PEG凝胶有很λ的改善0OSSiPoV等人3用类似的方法合成了机
械强度可控的,
含有其它组分的PVA 水凝胶。
点击化学技术从分子水平实现了水凝胶合成过程上的可设计性,使均一高分子链链氏水凝胶的设计成为可能,另外通过掌握髙分了链末端官能团的种次与数量可以实现交联程度的可控性。点击化学目前已在材料科学、聚介物科学及药物学等多领域荻得了广泛应用。