高分子凝胶.
凝胶的作用与功能主治

凝胶的作用与功能主治1. 什么是凝胶凝胶是一种具有胶态特性的物质,通常由多个分子或粒子通过化学或物理相互作用而形成的三维网络结构。
凝胶的特点是具有固态的形态稳定性和流体的流动性。
凝胶可以是天然的,例如琼脂、果冻等,也可以是人工合成的,例如聚合物凝胶、纳米凝胶等。
2. 凝胶的作用凝胶在许多领域都有广泛的应用,主要有以下几个方面的作用:2.1 高分子凝胶的作用高分子凝胶是指由高分子聚合物构成的凝胶。
其作用主要有以下几个方面:•吸附和分离:高分子凝胶具有良好的吸附性能,可以用于水处理、污水处理、生物医学等领域的分离和纯化。
•控释和缓释:高分子凝胶可以作为药物载体,实现药物的控释和缓释,提高药物的疗效。
•支架和修复:高分子凝胶可以作为细胞载体,在组织工程和再生医学中用于支持和修复受损组织。
2.2 纳米凝胶的作用纳米凝胶是指由纳米粒子构成的凝胶。
其作用主要有以下几个方面:•催化和催化剂载体:纳米凝胶具有大比表面积和高反应活性,可以用于催化和催化剂的载体。
•传感和检测:纳米凝胶可以通过改变凝胶内部的粒子排列和间距来实现对外界信号的传感和检测。
•纳米药物输送:纳米凝胶可以作为药物的载体和传输介质,提高药物的溶解度和生物利用度。
2.3 天然凝胶的作用天然凝胶是指由天然物质构成的凝胶。
其作用主要有以下几个方面:•食品和药品的增稠剂:天然凝胶如琼脂、果胶等可以作为食品和药品的增稠剂,改善口感和药物的服用性。
•伤口敷料和美容品的成分:天然凝胶如芦荟凝胶等可以作为伤口敷料和美容品的成分,具有促进伤口愈合和保湿美容的作用。
3. 凝胶的功能主治凝胶在医学、食品、化妆品等领域有不同的功能主治:3.1 医学领域•高分子凝胶可以用于药物控释和组织工程,治疗心血管疾病、癌症、骨折等疾病。
•天然凝胶如芦荟凝胶可以用于皮肤愈合和烧伤创面的保护。
•纳米凝胶可以用于药物传递和癌症治疗。
3.2 食品领域•天然凝胶如琼脂可以作为果冻、布丁等食品的增稠剂,改善食品的质感和口感。
高分子凝胶

高分子凝胶的应用
常规做法是:将药物包埋在水凝胶或由其制成的微胶 囊中 ,包埋药物的释放速度可经由凝胶体积的调控 来实现。 随着科学的发展、技术的进步,人们对疾病的治疗 效果和手段的要求也越来越高。就药物控释系统来 说,提高药效、简化用药方式一直是人们努力的方 向。智能性高分子凝胶具有其刺激响应性能,可以 很好地满足定位释放、对疾病刺激产生响应性释放 及人为进行某种目的释放,这对药物控释系统的研 究和应用具有重要的推动作用,将成为控释系统的 主要研究方向。
高分子凝胶的定义
• 高分子凝胶的三维网 络结构示意图
• 高分子凝胶的交联网 络点,可以是化学 的、由共价键组成, 也可以是物理交联, 如结晶等。
高分子凝胶的分类
根据高分子网络里所含的溶剂分类: 水凝胶
高分子凝胶
有机凝胶பைடு நூலகம்
高分子凝胶的分类
水凝胶是最常见也是最为重要的一种。 绝大多数的生物、植物内存在的天然凝胶以 及许多合成高分子凝胶均属于水凝胶。而且 生物凝胶具有出色的智能性和高强度。智能 型水凝胶(intelligent Hydrogels or smart Hydrogels)是一类对外界刺激能产生敏感响 应的水凝胶。
高分子凝胶的应用
基于智能型水凝胶的可控溶胀收缩 , 人们制作了一种 温控化学阀 , 将丙烯酰脯氨酸甲酯 与双烯丙基碳酸 二甘醇酯 按 6∶4 摩尔比共聚 ,得到聚合物膜 ,然后 将此膜在NaOH 溶液中用离子束技术蚀刻得到多孔 膜。显微观察发现膜孔道在 0 ℃时完全关闭 ,30 ℃ 时完全开放。将丙烯酸与丙烯酸正硬酯酰醇酯共聚 得到了一种具有形状记忆功能的温敏水凝胶。这种 材料的形状记忆本质在于长链硬脂酰侧链的有序、 无序可逆变化。基于这种材料他们设计制作了另一 种温控化学阀。施加电场时 ,膜孔径增大 ,撤去电场 后 ,膜重新溶胀 ,由此可以控制膜的开、关或孔径大 小。
所以:高分子化合物溶液与凝胶

利用3D打印技术可以制造出具有复 杂结构的高分子化合物溶液与凝胶, 为个性化定制和高性能产品制造提供 了新的途径。
纳米技术
纳米技术的应用使得高分子化合物溶 液与凝胶在尺寸和性能上得到更精确 的控制,有望在纳米器件、传感器等 领域发挥重要作用。
新领域的研究拓展
智能高分子材料
随着智能材料的发展,研究具有传感、驱动等功能的智能高分子化合物溶液与凝胶成为新的研究热点,有望在智 能器件、柔性机器人等领域发挥重要作用。
高分子化合物溶液与凝胶在工业、生 物医学、材料科学等领域具有广泛的 应用,如涂料、胶粘剂、药物载体等。
研究背景和意义
随着科技的发展,高分子化合物溶液 与凝胶的研究越来越受到重视,成为 高分子化学领域的研究热点之一。
高分子化合物溶液与凝胶在生物医学 领域的应用前景广阔,如药物传递、 组织工程等,对人类的健康和生活质 量具有重要意义。
的性能。
结合生物医学领域的需求,研 究高分子化合物在药物传递和 组织工程中的应用,为临床治 疗提供新的解决方案。
关注高分子化合物对环境的影 响,研究其在环保领域的应用 ,推动可持续发展。
THANKS
感谢观看
01
高分子化合物溶液具有粘性,其粘度与高分子化合物
的分子量、浓度、温度和溶剂的性质有关。
02
高分子化合物溶液的稳定性取决于高分子化合物与溶
剂的相互作用,以及高分子化合物自身的性质。
03
高分子化合物溶液的流变性可以通过添加增塑剂、调
节温度等方式进行调节。
03
高分子化合物凝胶的基本 概念
高分子化合物凝胶的定义
高分子化合物溶液的流变性质和凝胶 的形成机制是研究的重点,对于理解 其在实际应用中的性能至关重要。
高分子水凝胶

高分子水凝胶凝胶是指溶胀的三维网状结构高分子。
即聚合物分子间相互连结,形成空间网状结构,而在网状结构的孔隙中又填充了液体介质。
药用的凝胶大部分是水凝胶(hydrogel),它们通过制剂的形式进入体内后吸收体液自发形成。
水凝胶是指一种在水中能显著溶胀、保持大量水分的亲水性凝胶,为三维网络结构,多数水凝胶网络中可容纳高分子本身重量的数倍至数百倍的水,它不同于疏水性的高分子网络如聚乳酸和聚乙醇酸(只有有限的吸水能力,吸水量不到10%)。
水凝胶中的水有两种存在状态。
靠近网络的水与网络有很强的作用力,这种水在极低温度下又有冻结的和不冻结之分,而离网络比较远的水与普通水性质相似称为自由水。
影响水凝胶形成的主要因素有浓度、温度和电解质。
每种高分子溶液都有一个形成凝胶的最小浓度,小于这个浓度则不能形成凝胶,大于这个浓度可加速凝胶。
对温度来说,温度低,有利于凝胶,分子形状愈不对称,可胶凝的浓度越小,但也有些高分子材料加热后胶凝,低温变成溶液。
电解质对胶凝的影响有促进作用也有阻止作用,其中阴离子起主要作用。
水凝胶从来源分类,可分为天然水凝胶和合成水凝胶;从性质来分类,可分为电中性水凝胶和离子型水凝胶,离子型水凝胶又可分为阴离子型、阳离子型和两性电解质型水凝胶。
根据水凝胶对外界刺激应答情况不同,水凝胶又可分为两类:①传统的水凝胶,这类水凝胶对环境的变化,如PH或温度变化不敏感;②环境敏感水凝胶,这类水凝胶对温度或PH 等环境因素的变化所给予的刺激有非常明确和显著的应答。
不同结构、不同化合物的水凝胶具有不同的物理化学性质如溶胀性、触变性、环境敏感性和黏附性等:(一)溶胀性:水凝胶在水中可显著溶胀。
溶胀性是指凝胶吸收液体后自身体积明显增大的现象,这是弹性凝胶的重要特性,凝胶的溶胀可分为两个阶段:第一阶段是溶剂分子钻入凝胶中与大分子相互作用形成溶剂化层,此过程很快,伴有放热效应和体积收缩现象(指凝胶体积的增加比吸收的液体体积小);第二阶段是液体分子的继续渗透,这时凝胶体积大大增加。
高分子网络凝胶法

2、3络合剂
某些金属离子(如 某些金属离子 如Cu2+、Fe”等)是丙烯酰胺自由基聚 、 等 是丙烯酰胺自由基聚 合的阻聚剂, 合的阻聚剂,它们或者使聚合过程中的活性链自由基发生 岐化反应,使链增长停止,导致聚合物分子量降低; 岐化反应,使链增长停止,导致聚合物分子量降低;或者 能抑制引发剂分解或与引发剂分解产生的活性自由基反应, 能抑制引发剂分解或与引发剂分解产生的活性自由基反应, 使引发剂失活,导致反应体系不能引发聚合。 使引发剂失活,导致反应体系不能引发聚合。 另外, ,、Tb”、Zr4+、Ti4+等高价金属离 另外,A13+、C,、 、 ,、 、 、 等高价金属离 子易和单体自由基发生交联反应,使聚合时间延长, 子易和单体自由基发生交联反应,使聚合时间延长,胶体 质量下降。 质量下降。
(3)适用范围广,尤其适于合成利用传统的湿化学方法 适用范围广, 适用范围广 (如溶胶一凝胶法或共沉淀法 无法合成的多组分氧化物粉 如溶胶一凝胶法或共沉淀法)无法合成的多组分氧化物粉 如溶胶一凝胶法或共沉淀法 产物纯度高, 体。 (4)产物纯度高,粉体分散性好。由于是液相反应, 产物纯度高 粉体分散性好。由于是液相反应, 反应物离子可达原子水平均匀混合, 反应物离子可达原子水平均匀混合,且凝胶反应过程十分 迅速,经原位有机聚合,网状立体结构快速形成, 迅速,经原位有机聚合,网状立体结构快速形成,溶液中 的离子被瞬间固定,均匀地分布于这个立体空间之中。 的离子被瞬间固定,均匀地分布于这个立体空间之中。另 由于有机凝胶三维网络的空间效应, 外,由于有机凝胶三维网络的空间效应,分子接触和聚集 的机会减少,可有效防止相分离和弥散现象发生, 的机会减少,可有效防止相分离和弥散现象发生,既可保 证高水平的化学均匀性,又有利于形成团聚少的纳米粉体。 证高水平的化学均匀性,又有利于形成团聚少的纳米粉体
高分子材料第三章第五节智能高分子凝胶

4)凝胶光栅
最近Hu研究组将金溅涂在聚异丙基丙烯酰胺表面, 使其在凝胶表面形成金方格阵列,其阵列空间可作为 光衍射的狭缝。实验表明,当升温至33.6℃时,凝胶 因体积相转变收缩,狭缝尺度改变,衍射图案随之改 变。因该二维光栅宽度及凝胶表面光栅单位面积狭缝 可随外界刺激和电场变化,此凝胶光栅可望用于光滤 波器、传感器和光通讯中。
2 溶胀与刺激响应
根据高分子凝胶受刺激信号的不同,可分为不同 类型的刺激响应性凝胶。例如受化学信号刺激的有 pH响应性凝胶、化学物质响应性凝胶;受到物理 信号刺激的有温敏性凝胶、光敏性凝胶、电活性凝 胶、磁响应性凝胶、压敏性凝胶等。
1)温度
温敏件凝胶是其体积能随温度变化的高分子凝胶,分为高温收 缩性凝胶和低温收缩性凝胶。
1 概述
智能(Intelligent)或灵巧(Smart)材料是指对环境 具有可感知、可响应,并具有功能发现能力的新材料。 智能高分子是其中一类当受到外界环境的物理、化学 乃至生物信号变化刺激时,其某些物理或化学性质会 发生突变的聚合物。智能聚合物也常被称为“刺激响 应性聚合物”、“环境敏感性聚合物”等,其研究的 重点多在聚合物水溶液、水凝胶及其表面等。
实验表明:4℃时的PNIPAM构象为水合线团,此时偶联在膜上的
N49C链霉素的生物素结合容量与野生型或N49C突变体链霉素类同。但 当温度升至37℃时,聚合物收缩成球,偶联物的生物素结合容量明显减 少,相对于4℃时生物素结合降低了84%。
这种可逆聚合物与基因工程蛋白质位点特异偶联提供了分子识 别过程的很灵敏环境控制方式;闸门的“开—关”速率及配体与受 体蛋白质结合口袋的“开—闭”是可控的;而且通过改变刺激响应 聚合物的相对分子质量(聚合物线团尺度)和组成,则能调控激发 响应所需刺激的类型和大小。聚合物—蛋白质偶联物可以根据不同 应用要求以溶液、固定化界面或凝胶形式使用。此类分子闸门和开 关可望用于医学、生物和信息等技术中。
高分子水凝胶综述

高分子水凝胶综述摘要在这篇综述中,笔者以高分子水凝胶为探究的领域,围绕其产生、发展、应用等诸方面,浅层次地加以论述。
论文大体的探讨方式是这样:首先以高分子水凝胶的出现为基点,考察其定义的由来以及与吸水树脂之间的关系;然后以高分子水凝胶潜在应用价值的属性为导向线,对其进行分类,讨论相应的制备方法和水凝胶性能各类表征方法;接着突出强调环境敏感性水凝胶的制备及响应原理;而水凝胶实际应用及缺陷则作为最后系统概括。
关键词:高分子水凝胶应用性能制备产生、定义与比较高分子水凝胶的合成可以追溯到20世纪50年代后期,Wichterle和Lim合成了第一个医用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)水凝胶[1]。
对于高分子水凝胶的定义,各个文献报道的都很接近,即由带有化学或物理交联的亲水性高分子链形成的三维固体网络[2],在水环境下高分子水凝胶能够发生吸水溶胀,甚至有的吸水能超过其自重好多倍(图1)图1凝胶吸水溶胀前与溶胀后的比较(左侧为吸水溶胀后,右侧为吸水溶胀前)同时,笔者发现,高分子水凝胶与吸水树脂之间的关联需要被加以认知。
吸水树脂本身就是一种新型功能高分子材料,具有亲水基团,能吸收大量水分而又能保持水分不外流。
当水分子通过扩散作用及毛细作用进入到树脂中时,形成的树脂即称为高分子水凝胶。
也就是说,吸水树脂是高分子水凝胶的前身,且当树脂经吸水后才成为水凝胶。
此外,对于高分子水凝胶的吸水并且保水的机理也需要加以阐述。
从化学结构上来分析,凝胶是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。
在凝胶的交联网格里,必然存在很多疏水性基团朝外,亲水性基团朝里的结构,在这样的结构下,亲水性基团与水分子以氢键等方式进行结合,疏水性基团在外头形成的屏障可以有效地间隔不同的内亲水网格,起到容纳水分子容器的作用(图2)。
OOH R O H R OO H R O OH RO OH R O OHR OOH OHH图2 凝胶保持水分子示意图图2中,右下侧的疏水性基团是朝内的,这表明凝胶亲水性网格结构内部也是含有非亲水性基团的;而水分子与亲水链上的氧之间形成了氢键。
高分子水凝胶

Irreversible, permanent insoluble
化学交联水凝胶的设计与合成
Hoffman, A. S. Adv. Drug Deliv. Rev., 2002, 43, 3
5
化学交联水凝胶的设计与合成
•
17
许多天然源聚合物及合成聚合物均可形成水凝胶而 作为组织工程支架使用,如下表:
18
三类凝胶材料的性能比较:
• 天然水凝胶:生物相容性好(天然衍生的聚合物水凝胶
由于其组成与结构类似于天然细胞外基质,例如胶原是哺 乳动物组织细胞外基质的主要蛋白质,明胶则是其变性衍 生物,而透明质酸常存在于成年动物的各种组织中,海藻 酸盐和壳聚糖均是亲水性的线性多糖,结构类似于糖胺聚 糖,植入体内后异体反应小)。但因来源不同,结构与性 能存在批次间差异,因此有一定的局限性,
= 1.74 = 0.85 = 0.46 = 0.39 = 1.8
凝胶化点的确定
Convenient methods to determine gel point:
Tilted test tube
Falling ball
凝胶化点的确定 Mechanical properties at sol-gel transition:
•
•
合成水凝胶:生物相容性较差,但合成聚合物水凝胶的
结构与性能可控,重复性好。
天然与合成高分子杂化水凝胶:兼有天然材料和合
成材料的优点。
19
凝胶化理论模型
Flory-Stockmayer 模型
Gel Point:
1 pc a 1
《智能高分子凝胶》课件

智能高分子凝胶在加热过程中发生的分解反应,包括 分解温度、失重量、气体产物等。
热历史效应
智能高分子凝胶在加工过程中经历的热处理对其性能 的影响。
光学性能与颜色变化
透光性
智能高分子凝胶对光的透过能力,与其内部结构 和成分有关。
颜色变化
智能高分子凝胶在受到外部刺激时发生的颜色变 化,可用于传感和显示等领域。
光响应性
总结词
光响应性是指智能高分子凝胶在光照条件下 表现出可逆的物理性质变化。
详细描述
智能高分子凝胶含有光敏基团,当受到光照 时,光敏基团会发生激发或异构化,导致凝 胶的体积、形状和渗透性等物理性质发生变 化。这种响应性使得智能高分子凝胶在光驱 动的传感器、光控器件等领域具有广泛的应 用。
电场与磁场响应性
溶剂化与反溶剂化对凝胶性能的影响
溶剂化和反溶剂化过程对凝胶的体积变化、溶胀行为和响应性能具有重要影响。适当的溶剂化和反溶剂化行为有 助于提高凝胶的敏感性和响应速度。
溶胀平衡
溶胀平衡的定义
溶胀平衡是指凝胶在溶胀过程中达到动态平衡的状态,此时 凝胶的溶胀比不再随时间变化。
溶胀平衡对凝胶性能的影响
溶胀平衡对凝胶的力学性能、响应性能和循环性能具有重要 影响。适当的溶胀平衡状态有助于提高凝胶的稳定性和重复 使用性。
特性
具有自适应性、敏感性和响应性,能 够根据环境变化发生相变、体积变化 、溶胀等行为,并可进行可逆调控。
历史与发展
早期研究
20世纪60年代,科学家开始研究 高分子凝胶的物理和化学性质。
智能凝胶的提出
20世纪80年代,科学家发现某些 高分子凝胶具有对外部刺激的响应 性。
当前发展
随着材料科学和纳米技术的进步, 智能高分子凝胶在药物传递、生物 医学工程等领域的应用越来越广泛 。
高分子凝胶在药剂学中的应用

高分子凝胶在药剂学中的应用高分子凝胶是一种高分子化合物的网络结构,其具有水含量高、机械强度好、可逆相互作用等特点,因此在药剂学中有着广泛的应用。
下面将从递送系统、生物传感器和组织工程方面介绍高分子凝胶在药剂学中的应用。
首先,高分子凝胶在药剂学中递送系统的应用非常广泛。
递送系统是指将药物包装在适当的载体中,通过控制释放速率和递送路径,实现药物的定点、定时和定量递送。
高分子凝胶作为一种载体材料,可以有效地控制药物的释放速率和递送路径。
例如,聚甲基丙烯酸钠(sodium polyacrylate,SPA)凝胶常用于制备透明、柔软的眼药水凝胶,可以在眼球表面形成一层保护膜,延长眼药水在眼睛上停留的时间,提高药物的疗效。
另外,聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)凝胶也被广泛应用于递送系统的制备,可以通过调节PVA的交联度和浓度来控制药物的释放速率。
这些高分子凝胶递送系统在药物治疗方面具有很大的潜力,可以提高药物的生物利用度和疗效。
其次,高分子凝胶还被应用于生物传感器领域。
生物传感器是一种能够检测生物分子或生物过程的装置,用于诊断、监测和治疗疾病。
高分子凝胶作为生物传感器的载体,可以稳定地固定生物分子,保证其在传感器表面的稳定存在,并能够实现生物分子与检测系统之间的良好质子传导。
例如,刚性的聚丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)凝胶可以用于制备离子选择电极,用于检测不同离子的浓度变化。
另外,聚丙烯酸(polyacrylic acid,PAA)凝胶可以被修饰为具有生物亲和性的表面,用于固定生物分子,并在传感器中实现生物分子的检测。
这些高分子凝胶生物传感器具有灵敏度高、稳定性好的特点,具有很大的应用潜力。
最后,高分子凝胶还被广泛应用于组织工程领域。
组织工程是一种将细胞和支架材料结合起来,用于修复和重建缺损组织的技术。
高分子凝胶可以被用作组织工程支架的基础材料,为细胞提供生长、附着和分化的环境。
高等物化-智能高分子凝胶

在药物传递与释放系统中的应用
图1 软骨素硫酸盐凝胶中胰岛素在电场刺激下的释放情况
在药物传递与释放系统中的应用
(a) 电极接触凝胶 (b) 电极不接触凝胶 图2 藻酸钙-聚丙烯酸复合凝胶中的药物在电场刺激下 的释放情况
在药物传递与释放系统中的应用
图3 有些情况下,还存在撤去电场后,药物向凝胶的反馈现象
化学凝胶的制备方法 — 先聚合后交联法
高分子链化学结构和相应交联剂
直链高分子 聚丙烯酸 聚甲基丙烯酸 聚谷氨酸 聚乙烯醇 聚甲基丙烯-2-羟乙酯 透明质酸 淀粉 聚烯丙胺 聚乙烯亚胺 聚赖氨酸 胶原 聚乙烯吡啶 聚 N-乙烯基咪唑 可进行反应的官能团 -COOH 适用的交联剂 聚乙二醇 甘油,乙二胺 二嗡盐等 戊二醛 戊二酸 N,N'-双(羟甲基)尿素 乙二醇,二环氧甘油醚 乙二醇 二环氧甘油醚 二溴乙己烷 二碘乙烷 乙二醇 二环氧甘油醚 二溴乙己烷 二碘乙烷
pH敏感性凝胶
pH敏感性凝胶一般是聚电解质凝胶,其分子中的 基团随环境pH的变化显示出不同的解离程度,从而显 示出不同的亲水性能,凝胶也就表现出溶胀和收缩。 由于pH敏感性凝胶对外界pH变化的特殊响应,使该类 凝胶在很多领域都有研究和应用。pH敏感性凝胶的应 用研究主要集中在药物传递和控释,膜分离和水净化, 传感器,人造肌肉等领域。
化学凝胶的制备方法 — 聚合同时交联法
聚合法 项目 单体交联剂 各种乙烯基 化合物 各种乙烯基 化合物 聚合物对光 不稳定时不 能用 添加剂 可加引发剂 氧化还原引 发剂 聚合温度 调节反应的 方法 装置及操作 常温~100℃ 选择引发剂 改变温度 简单 -10℃~常温 选择引发剂 改变温度 简单 低温 选择光敏剂, 改变光强度 特殊的光源, 操作复杂 凝胶的性质 不均匀~均 匀 均匀 均匀 低温 改变辐射计 量 特殊的辐射 源, 操作复杂 均匀 常温 改变照射时 间和温度 放电电源, 处 理时间短 均匀、 高吸水 性, 吸附金属 性 常温 改变电解或 电流量 电解电源操 作简单 不均匀, 膜状 可加光敏剂 聚合物对辐 射不稳定时 不能用 不需要 热聚合 催化聚合 光聚合 辐照聚合 等离子体引 发聚合 只限于几种 特异的乙烯 基化合物 不需要 电解盐 各种乙烯基 化合物 电解聚合
高分子水凝胶简介

目录
水凝胶的定义 水凝胶的基本性质 水凝胶的分类 水凝胶的制备 水凝胶的应用 研究前景
定义
水凝胶是一种能够在水中溶胀并保持一定 水分而又不溶于水的具有三维网络结构的 新型功能高分子材料,兼有固体和液体的 性质
水凝胶具有良好的生物相容性 ,自 20世纪 40 年代以来 ,有关水凝胶的合成、理化性质 以及在生物化学、医学等领域中的应用研究 十分活跃
性质
吸水溶胀是水凝胶的一个重要特征。
溶 胀 收
在溶胀过程中 ,一方面水溶剂力图渗入高聚物内使 其体积膨胀,另一方面由于交联聚合物体积膨胀 ,导 致网络分子链向三维空间伸展 ,分子网络受到应力 产生弹性收缩能而使分子网络收缩。
缩
行
当这两种相反的倾向相互抗衡时 ,达到了溶胀平衡 , 可见凝胶的体积之所以溶胀或收缩是由于凝胶内部 的溶液与其周围的溶液之间存在着渗透压 。 水凝胶的溶胀收缩行为通常用凝胶溶胀前后的质量 百分比表示 ,对于膜的溶胀也常用膜面积的变化表示。
载体的接枝共聚
• 水凝胶的机械强度一般较差 , 为了改善水凝胶的机械强度 , 可以把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上。 • 在载体表面产生自由基是最为有效的制备接枝水凝胶的技术 , 单体可以共价地连接到载体上。 • 通常在载体表面产生自由基的方法有电离辐射、紫外线照射、 等离子体激化原子或化学催化游离基等,其中电离辐射技术是 最常采用的产生载体表面自由基的一种技术。
有一些两组分或多组分 的补齿材料含有 HEMA 或其他亲水型聚合物 , 这些材料被放在颚槽或 牙根部的孔内聚合或交 联 ,在大多数情况下 , 这些反应由 UV 引发。
生物分子、细胞的固定化
水凝胶固定化的生物分子和细胞在分析、 医学诊断等方面有着广泛的应用。 生物分 子和细胞可以固定在水凝胶小球的表面或 其内部 ,然后装填柱子 ,这样的柱子可以 用于分离混合物中的特殊生物分子。 生物 传感器是表面固定了生物分子或细胞的电 化学传感器 ,生物分子一般固定在与生物 传感器物理元件相连的水凝胶表面或其内 部。 水凝胶膜是连接生物分子和物理元件 的枢纽 ,因此很重要 。
高分子凝胶

海藻酸钠/稀土高分子凝胶球
利用SA和稀土离子间的相互作用制备了两 种海藻酸稀土凝胶球吸附材料可有效处理 大量高浓度印染废水
海藻酸钠/稀土高分子凝胶球
扫描电镜图
2019 年 1 月 第 45 卷第 1 期西南民族大学学报( 自然科学版) Journal of Southwest Minzu University ( Natural Science Edition)
高分子凝胶灭火剂
高分子凝胶灭火剂是 廊坊中安消防科技有 限公司投资2000多万 元,与我国的消防灭 火及供水专家朱吕通 教授历时8年共同研制 而成。它系在水中加 入0.2%~0.4%的高吸 水性树脂,3分钟之内 就能形成凝胶灭火剂。
高分子凝胶灭火剂
朱吕通教授介绍说,使用凝胶灭火,高效、 环保、节水,在灭火能力上一台装有凝胶 灭火剂的消防车相当于20台装有水的消防 车,灭火战术原则方法与用水灭火基本相 同,但用凝胶扑灭城市A类火灾时,其阻火 效果为水的6倍以上;扑灭森林、草原火灾 时,其阻火效果为水的10倍以上。
新型输液夹板
高分子凝胶夹板的运 用能够使得患者在输 液过程中更加舒适,并 且整个过程牢固固定, 可以提升穿刺后针头 固定的效果,避免出现 重复穿刺的后果,消毒 清洗工作以及护理人 员的使用也会更加便 捷,具备临床推广价值。
合工大研发新型可注射水凝胶大幅 提升癌症协同治疗效率
近日,合肥工业大学科研团队成 功研发一种新型可注射水凝胶, 通过对肿瘤局部长效可控的药物 释放,实现了肿瘤治疗效率的大 幅提升,为癌症协同治疗提供了 一种新的理论方法。
强韧型凝胶
疏水交联的双重网络聚丙烯酰胺凝胶
高分子凝胶的应用
高分子凝胶水系灭火剂 新型输液夹板 海藻酸钠/稀土高分子凝胶球
高分子导电水凝胶的制备及在柔性可穿戴电子设备中的应用

高分子导电水凝胶的制备及在柔性可穿戴电子设备中的应用一、本文概述随着科技的不断进步,柔性可穿戴电子设备已成为当前研究的热点。
这类设备以其独特的柔韧性、可穿戴性和舒适性,为人们的日常生活带来了极大的便利。
然而,其性能的稳定性和持久性仍然是制约其进一步发展的关键因素。
高分子导电水凝胶作为一种新兴的材料,因其良好的导电性、生物相容性和高柔韧性,在柔性可穿戴电子设备中具有广阔的应用前景。
本文旨在探讨高分子导电水凝胶的制备方法,并分析其在柔性可穿戴电子设备中的应用,以期为未来该领域的研究提供参考和借鉴。
文章首先将对高分子导电水凝胶的基本概念和特性进行介绍,阐述其在柔性可穿戴电子设备中的潜在优势。
随后,将详细介绍高分子导电水凝胶的制备方法,包括原材料的选择、反应条件的优化以及后处理工艺的改进等。
在此基础上,文章将重点探讨高分子导电水凝胶在柔性可穿戴电子设备中的应用,如柔性传感器、柔性显示屏和柔性电池等。
还将对高分子导电水凝胶在实际应用中面临的挑战和问题进行深入分析和讨论。
文章将总结高分子导电水凝胶在柔性可穿戴电子设备中的研究现状和发展趋势,展望其未来的应用前景。
通过本文的阐述,旨在推动高分子导电水凝胶在柔性可穿戴电子设备领域的研究和发展,为相关领域的科研人员和企业提供参考和指导。
二、高分子导电水凝胶的制备高分子导电水凝胶的制备主要涉及到聚合物的合成、交联反应以及导电物质的引入等步骤。
选择适合的聚合物前驱体,这些前驱体通常具有良好的水溶性或水溶胀性,如聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)等。
然后,在适当的条件下进行聚合反应,如自由基聚合、离子聚合等,形成聚合物的三维网络结构。
在聚合过程中,需要引入交联剂以增强水凝胶的机械强度和网络稳定性。
常用的交联剂包括乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)等。
这些交联剂能够与聚合物链发生共价键合,形成稳定的交联网络。
接下来,为了赋予水凝胶导电性,需要将导电物质引入聚合物网络中。
凝胶水溶肥技术

凝胶水溶肥技术是一种新型的肥料技术,它利用高分子凝胶作为载体,将养分、水分和其他营养物质整合在一起,为植物提供全面的营养支持。
以下是凝胶水溶肥技术的几个特点:
1.水溶性好:凝胶水溶肥技术利用高分子凝胶作为载体,将养分和水分融合在一
起,使其具有极好的水溶性。
这意味着肥料可以在灌溉或喷施时与水一同使用,方便植物吸收。
2.养分均衡:凝胶水溶肥可以包含多种不同的养分,这些养分经过精心配比,能
够满足植物在不同生长阶段的需求。
这种均衡的养分供应有助于植物健康生长,提高产量和品质。
3.缓释效果:高分子凝胶具有较好的缓释效果,能够缓慢释放所携带的养分。
这
意味着植物可以持续获得养分,而不会因一次性过量施肥造成烧根或浪费。
4.提高肥料利用率:由于凝胶水溶肥的水溶性和缓释性,使得植物能够更好地吸
收和利用其中的养分。
这有助于提高肥料的利用率,减少因流失或固定而造成的损失。
5.环保安全:凝胶水溶肥的成分可以被微生物降解,不会对环境造成长期污染。
此外,由于其精准的养分供应和缓释效果,可以减少施肥次数和用量,从而降低化肥的使用和浪费。
6.适用范围广:凝胶水溶肥适用于各种类型的土壤和植物,无论是蔬菜、水果还
是花卉等,都可以通过这种技术获得良好的营养支持。
7.操作简便:由于其水溶性和缓释性,凝胶水溶肥在使用时非常方便。
种植者只
需将其与灌溉水混合,或在需要时进行叶面喷施即可。
综上所述,凝胶水溶肥技术是一种高效、环保、简便的肥料技术,为植物提供了一种全面的营养解决方案。
随着农业技术的不断发展和进步,相信这种技术将在未来的农业生产中发挥越来越重要的作用。
高分子水凝胶综述

高分子水凝胶综述摘要在这篇综述中,笔者以高分子水凝胶为探究的领域,围绕其产生、发展、应用等诸方面,浅层次地加以论述。
论文大体的探讨方式是这样:首先以高分子水凝胶的出现为基点,考察其定义的由来以及与吸水树脂之间的关系;然后以高分子水凝胶潜在应用价值的属性为导向线,对其进行分类,讨论相应的制备方法和水凝胶性能各类表征方法;接着突出强调环境敏感性水凝胶的制备及响应原理;而水凝胶实际应用及缺陷则作为最后系统概括。
关键词:高分子水凝胶应用性能制备产生、定义与比较高分子水凝胶的合成可以追溯到20世纪50年代后期,Wichterle和Lim合成了第一个医用甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)水凝胶[1]。
对于高分子水凝胶的定义,各个文献报道的都很接近,即由带有化学或物理交联的亲水性高分子链形成的三维固体网络[2],在水环境下高分子水凝胶能够发生吸水溶胀,甚至有的吸水能超过其自重好多倍(图1)图1凝胶吸水溶胀前与溶胀后的比较(左侧为吸水溶胀后,右侧为吸水溶胀前)同时,笔者发现,高分子水凝胶与吸水树脂之间的关联需要被加以认知。
吸水树脂本身就是一种新型功能高分子材料,具有亲水基团,能吸收大量水分而又能保持水分不外流。
当水分子通过扩散作用及毛细作用进入到树脂中时,形成的树脂即称为高分子水凝胶。
也就是说,吸水树脂是高分子水凝胶的前身,且当树脂经吸水后才成为水凝胶。
此外,对于高分子水凝胶的吸水并且保水的机理也需要加以阐述。
从化学结构上来分析,凝胶是分子中含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子。
在凝胶的交联网格里,必然存在很多疏水性基团朝外,亲水性基团朝里的结构,在这样的结构下,亲水性基团与水分子以氢键等方式进行结合,疏水性基团在外头形成的屏障可以有效地间隔不同的内亲水网格,起到容纳水分子容器的作用(图2)。
OOH R O O H R OO H R O OH RO OH R O OHR OOH R OHH图2 凝胶保持水分子示意图图2中,右下侧的疏水性基团是朝内的,这表明凝胶亲水性网格结构内部也是含有非亲水性基团的;而水分子与亲水链上的氧之间形成了氢键。
高分子的凝胶含量测定方法

高分子的凝胶含量测定方法
高分子的凝胶含量测定是通过测量高分子材料中凝胶的含量来得出的。
以下是一种常用的测定方法:
1. 准备样品:将需要测定的高分子材料样品切成小块,并且将其干燥,以去除水分。
2. 凝胶提取:将干燥的高分子样品放入适当的溶剂中,使其溶解。
溶剂的选择应该能够使凝胶溶解,但不会对高分子材料产生影响。
3. 高分子溶液离心:将溶解后的高分子样品离心,以分离出其中的凝胶。
4. 凝胶沉降:将凝胶从上述离心溶液中分离出来,可以通过将其沉积在管底或过滤来实现。
5. 重量测定:将分离出的凝胶放入干燥器中,使其彻底干燥。
然后使用天平测量干燥后的凝胶的质量。
6. 计算凝胶含量:将凝胶的质量除以样品的总质量,并将结果乘以100,可以得到凝胶的含量。
这种方法可以用于测定不同类型和形状的高分子材料的凝胶含量。
但需要注意的是,在实际操作中,可能会因为实验条件的不同而出现一些误差,因此在进行测定时需要进行实验控制和重复实验,以获得准确的结果。
医用退热凝胶的种类

医用退热凝胶的种类
退热凝胶有多种种类,如新型高分子凝胶、传统医用退热贴所采用的水凝胶等。
这些种类的凝胶都可以被制成降温产品,利用其挥发散热的原理辅助退热。
对于新型高分子凝胶,其特点在于采用水凝胶、对羟基苯甲酸、水、亲水性高分子物质(包含甘油)为主要成分,将其涂抹于患者额头、太阳穴、大椎穴、腋窝、腘窝(膝盖内侧)、大腿和小腿内侧等部位的皮肤表面,利用凝胶挥发散热的原理,对局部降温来实行辅助退热。
而传统的医用退热贴所采用的水凝胶,其成分通常比较昏暗浑浊,含水量少且水分不易蒸发,退热效果差、退热时间短。
总的来说,医用退热凝胶的种类会因采用的成分和制作工艺不同而有所区别。
高分子溶胶凝胶制备技术

高分子溶胶凝胶制备技术是一种将高分子材料制备成颗粒状或膜状的新型技术,具有广泛的应用前景。
本文将从基本概念、制备方法、影响因素、应用前景几个方面进行论述。
一、基本概念高分子溶胶凝胶是指在适宜的条件下,通过添加适量的交联剂使高分子材料在液态状态下形成网状结构,形成颗粒状或膜状的固体材料。
相比传统高分子材料,具有更高的表面积、更好的可控性和更好的性能稳定性。
同时,还可以通过改变制备条件和交联剂种类来调节其吸附性质和催化性质等特性。
二、制备方法高分子溶胶凝胶制备方法较多,一般包括以下几类:(1)洛伦兹方程制法:通过溶剂蒸发或反应溶液中高分子形成具有孔隙结构的凝胶。
此方法适合制备多孔材料,如具有蓝颜色的钴铝水滑石、锆焙烧土、锰氧化物等。
(2)凝胶离子交换法:将离子交换树脂等通过孔壁无机杂化剂交换,从而形成具有阳离子交换性质或阴离子交换性质的凝胶材料。
适合制备离子交换树脂。
(3)原位凝胶化法:在反应溶液中加入适量的交联剂,通过反应生成凝胶。
(4)前体凝胶法:通过合成银凝胶、锡凝胶等先进前体化学,制备具有光、电、磁、催化等多种性质的杂化材料。
(5)凝胶自组装法:通过自组装能力提高凝胶机械性能和比表面积。
以上制备方法各有特点,选择合适的制备方法可以得到特定性质的高分子溶胶凝胶材料。
三、影响因素高分子溶胶凝胶材料的制备受多种因素的影响,包括材料的性质、制备方法、交联剂和模板剂等。
其中重要因素如下:(1)材料性质:材料的分子量、亲水/疏水性、官能团等特性会直接影响凝胶的结构和孔径大小。
(2)制备方法:不同的制备方法会直接影响凝胶的形态和孔径大小。
(3)交联剂:交联剂的种类和浓度会对凝胶的孔径大小、形态和机械性质等产生影响。
(4)模板剂:适当的模板剂可以提高凝胶材料的比表面积和特定性质。
四、应用前景高分子溶胶凝胶材料的应用前景十分广泛。
其中,一些重要的应用包括但不限于:(1)传感器:通过选择合适的功能化基团,可以制备出具有高灵敏度和高选择性的传感器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高分子凝胶的应用 3 药物控制释放以智能高分子材料为基础,可以使药物释放系统智能化,当需要药物时则释放,否则不释放。
这种体系的特点是药物的需要与否有药剂自身判断,集传感、处理、执行功能于一身,它可以感知疾病所引起的化学物质及物理量的变化信号,药剂根据对此信号的响应自反馈而释放药物或终止释放。
实际上 ,智能型大分子和大分子水凝胶的生物医学应用更多的反映在药物固定化和可控释放上。
高分子凝胶的应用常规做法是:将药物包埋在水凝胶或由其制成的微胶囊中 ,包埋药物的释放速度可经由凝胶体积的调控来实现。
随着科学的发展、技术的进步,人们对疾病的治疗效果和手段的要求也越来越高。
就药物控释系统来说,提高药效、简化用药方式一直是人们努力的方向。
智能性高分子凝胶具有其刺激响应性能,可以很好地满足定位释放、对疾病刺激产生响应性释放及人为进行某种目的释放,这对药物控释系统的研究和应用具有重要的推动作用,将成为控释系统的主要研究方向。
谢谢大家~。