聚丙烯酰胺PAM水凝膠制作方法及應用原理

【資料簡介】

聚丙烯酰胺PAM水凝膠制作方法及應用原理

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，再以此充當交聯劑代替傳統的化學交聯劑和引發劑，制備了高機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小；當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絡結構、無毒副作用、性能穩定，被廣泛應用于生物水凝膠的制備，如蛋白質分離、藥物釋放、土壤改良劑等.由于聚丙烯酰胺水凝膠的機械強度較低，使其在強度要求相對較高的領域，如人工肌肉骨骼、記憶開關元件、機械傳動裝置及生物傳感器等的應用受到很大的限制.傳統的提高水凝膠機械強度的方法有增加交聯密度、降低凝膠溶脹度、引入纖維狀增強劑、制備互穿網絡等，但操作較繁瑣，或對水凝膠的機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用受限.
 
      傳統的凝膠以亞甲基雙丙烯酰胺為化學交聯劑來制備.近年來，諸多研究者按此模式，通過構建聚合物的交聯來改變水凝膠的機械強度，如構建拓撲結構[8]、雙網絡結構、復合結構，及加入納米凝膠作為交聯劑制備水凝膠[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傳統的交聯劑來制備水凝膠，雖能大大提高水凝膠的機械性能，但過程復雜，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，具有很強的實用性.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，為簡化實驗操作，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條件，為開發高彈性聚丙烯酰胺的新應用奠定基礎.