反应条件对淀粉基水凝胶性能的影响

毕业设计（论文）12015届毕业生毕业论文题目:反应条件对淀粉基水凝胶性能的影响院系名称：材料学院专业班级：高材1102学生姓名：刘赣东学号：201126910706指导教师：苗蔚教师职称：副教授2015年05月20日毕业设计（论文）I毕业论文中文摘要摘要随着生物化学、医学等领域上对于不同性能的水凝胶需求的不断增加，市场上对于不同功能性的水凝胶制备需求也越来越广泛。由此，越来越多的学者对于水凝胶的研究越来越重视，尤其是对于制备过程中不同条件对于最终的产品主要功能性质的影响对于水凝胶新产品的开发越发重要。本题就是以淀粉(St)、丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）为原料，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂，过硫酸钾为引发剂，传统的搅拌式制备淀粉(St)—丙烯酸（AA）/丙烯酰胺（AM）半互穿网络水凝胶为例，就其中淀粉含量、制备过程中AA的中和度、交联剂的含量和AA/AM预聚体中AA和AM的配比四个方面对于所制备的淀粉基水凝胶本身的吸水性、保水性等方面的影响。根据实验组，所得样品综合吸水的倍率为210g/g-1，吸水速率最好的是丙烯酸/丙烯酰胺配比为1：1，热稳定环境下最好的是交联剂为0.0182g。同时，与同组同学的超声波制备的实验结果对照，就超声波制备和传统制备所得产品进行对比，区别传统制备方法和超声波制备方法之间的差异性。以此，本课题试总结出出制备过程中较常见的条件对产品性质的影响。关键词：淀粉；丙烯酸/丙烯酰胺；半互穿网络聚合物;吸水性.毕业设计（论文）II毕业论文外文摘要TitleEffectofdifferentconditionsonthepropertiesofstarchbasedhydrogelAbstractWiththeincreasingdemandfordifferenthydrogelsinthefieldsofBiochemistryandmedicine,theneedforthepreparationofdifferentfunctionalhydrogelsisbecomingmoreandmoreextensive..Thus,moreandmorescholarshydrogelswasstudiedmoreandmoreattention,especiallyforthepreparationprocessindifferentconditionsonthefinalproductpropertiesforhydrogelnewproductdevelopmentmoreandmoreimportant.Ontologyistostarch(st),acrylicacid(AA)andacrylamide(AM)asrawmaterials,N,n'-methylenebisacrylamide(MBA)ascrosslinkingagent,potassiumpersulfateasinitiator,thetraditionalmixingofpreparingstarch(st)acrylate(AA)/acrylamide(AM)semiinterpenetratingnetworkhydrogelasanexample,whichstarchcontent,preparationofAAintheprocessofneutralizationdegree,crosslinkingagentcontentandAA/amprepolybodyinAAandamratioforthefourofstarchbasedhydrogelswaterabsorption,waterretentioneffect.Accordingtotheexperimentalgroup,thecompositewaterabsorptionrateofthesampleis210g/g-1,thebestwaterabsorptionrateisacrylic/acrylamideratiois1:1,andtheheatstableenvironmentisthecrosslinkingagent0.0182g.Atthesametime,withthesamegroupofstudentsultrasonicpreparationcomparedwithexperimentalresults,ultrasonicpreparationandtraditionalpreparationproductsobtainedwerecompared,differenceoftraditionalpreparationmethodandultrasonicmethodforpreparingthedifferencesbetweenthemethods.Thus,thissubjectconditionsarerelativelycommoninthepreparationprocesssummeduponthenatureoftheproduct.毕业设计（论文）IIIKeywordsStarch;Acrylicacid/Acrylamide;Semi-interpenetratingPolymerNetwork;Hydroscopicity毕业设计（论文）IV目次1引言…………………………………………………………………………………………11.1水凝胶……………………………………………………………………………………11.1.1定义……………………………………………………………………………………11.2水凝胶的分类……………………………………………………………………………11.3水凝胶的制备方法………………………………………………………………………21.3.1化学方法制备水凝胶…………………………………………………………………21.3.2物理水凝胶的制备……………………………………………………………………31.4半互穿网络水凝胶………………………………………………………………………32实验部分……………………………………………………………………………………32.1实验药剂和设备…………………………………………………………………………32.2实验步骤…………………………………………………………………………………42.3实验组药剂组分配比……………………………………………………………………42.4检测实验…………………………………………………………………………………52.4.1吸水倍率实验…………………………………………………………………………52.4.2吸水速率实验…………………………………………………………………………62.4.3保水性实验……………………………………………………………………………62.4.4红外光谱实验…………………………………………………………………………63结果与讨论…………………………………………………………………………………63.1吸水性……………………………………………………………………………………63.1.1吸水倍率………………………………………………………………………………73.1.2吸水速率………………………………………………………………………………83.2保水性……………………………………………………………………………………103.3红外光谱分析……………………………………………………………………………133.4结果分析…………………………………………………………………………………143.4.1淀粉含量………………………………………………………………………………143.4.2丙烯酸的中和度………………………………………………………………………143.4.3交联剂的含量…………………………………………………………………………143.4.4丙烯酸/丙烯酰胺的配比……………………………………………………………14结论……………………………………………………………………………………………16致谢……………………………………………………………………………………………17参考文献………………………………………………………………………………………18毕业设计（论文）11引言随着时代的进步，人们的生活水平提高，不论男女老少对于自身健康的关注度不断的提高。由此，近些年有关自身健康的领域不断的被开发且飞速发展，尤其例如日用化妆品、可用在食品内的保鲜剂、医疗中的药物载体、外敷医用贴、医学手术等领域中，水凝胶由于其自身的高吸水性和高保水性都有很大的作用。当然除开这些领域，有些水凝胶在高吸水性和高保水性的基础上又产生了其他优良的性质，因此在其他农用、化工、建筑辅助材料等领域内都有不俗的发挥。这是因为水凝胶的性质可以根据其制备、改性等方面来调整，而且调整的范围非常的广泛，所以所得到的水凝胶的成品性质也是千变万化的[3]。因此对水凝胶的研究应有以初期的合成和后期的各领域应用时的改性两个方面为主，而本次实验既是从合成方面入手研究合成时不同条件对产品性质的影响。1.1水凝胶1.1.1定义水凝胶是一类具有亲水基团,能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结构的聚合物。它能在富含水的环境中吸收大量的水分，以至使自己发生显著溶胀，并且在溶胀的同时能够保持其结构而不发生溶解，因此它拥有很强的保水能力。1.1.2水凝胶的分类由于根据水凝胶的不同性质的产品多种多样，水凝胶的分类也是多种多样的。本文就只在水凝胶网络键合的不同、制备水凝胶的原料的不同和对外界刺激的响应不同。（1）网络键合根据键合性质的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶两大类。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等偏物理的方式形成的，这种凝胶是非永久性的，由于通过加热凝胶可转变为溶液，所以也称之为假凝胶或热可逆凝胶。由此，许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态的大多数，如k2型角叉菜胶、琼脂等也在水凝胶的范围之内；而就合成聚合物而言，聚乙烯醇（PVA）经过冰冻融化处理，可得到在60℃以下稳定的水凝胶，是一典型的物理凝胶例子[6]。毕业设计（论文）2而与之相对的，化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。（2）合成原料根据合成原料的不同，水凝胶又分为合成高分子类水凝胶和天然高分子类水凝胶。而这两者而言，天然高分子由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源、低廉的价格，因而相对与合成高分子类水凝胶而言更加的被人看好，并且研究的价值更高。然而相对于物理类水凝胶的原料广泛，天然高分子材料稳定性较差并且易降解，这也是众多研究人员所面临的最大的难题之一[2]。（3）外界响应根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水凝胶既是值对环境的变化如温度或pH等的变化不敏感，相对的环境敏感的水凝胶是指自身能感知外界环境（如温度、pH、光、电、压力等）微小的变化或刺激，并对产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶，此类凝胶的突出特点是在对环境的响应过程中其溶胀行为有显著的变化，而合理利用这种刺激响应的特性可将其用做传感器、控释开关等自动化设备，这也是近年以来研究者最感兴趣的课题之一[2]。1.2水凝胶的制备方法由分类部分可知，水凝胶的制备是有化学制备和物理制备两种，究其本质，水凝胶的制备即使制备高分子网络形成交联高分子，而本课题所研究的半互穿网络水凝胶也是以此为基稍作改变的。1.2.1化学方法制备水凝胶（1）单体合成同时交联法水凝胶可以以单体为基由化学引发剂、光化学、氧化还原或者电离辐射引发聚合并交联而得。由于常用的化学引发剂为不稳定的过氧化物和氧化还原体系，而且合成水凝胶的单体也有中性、酸性或者碱性，因此高分子水凝胶的综合性能则依据聚合方法、单体种类和组成、交联剂结构和类型等变化而定[9]。水溶液聚合和反相悬浮聚合是合成高分子水凝材料的两种重要的聚合实施方法。