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凝胶的溶胀行为与性能之间的关系 |
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凝胶的溶胀行为与性能之间的关系 |
| 聚合物水凝胶是溶胀丁溶剂介成中的聚合物网络，其性能强烈的依赖于聚合物和溶剂介成两组分间的相互作用与溶剂对凝胶网络起到溶胀作用，防止其坍塌，聚合物 网络反过来保留溶剂。髙分子链与溶剂之间的亲和性越好，溶胀度越大。根据Flory理论，聚合物网络的溶胀平衡取决于大分子与溶剂分子之间的平衡渗透压以及受交联度限制的网络弹性之间的平衡。凝胶在溶胀过程中，一方而溶剂力图渗入网络使其体枳膨胀，另一方面由于交联网络休积的膨胀，导致网络分子链向二维空问伸展，使凝胶网络受到应力产生弹性回缩，当这两种相反的倾向相互：抗衡时，凝胶旦平衡溶胀状态《 —般来说，凝胶的溶胀经历二个过程： |
| 1)溶剂小分子向网络扩散； |
| 2)溶剂化络松弛较慢，使凝胶的溶胀曲线偏离Fick扩散标准曲线。当凝胶吸收济剂里少，交联网络问髙分子链段松弛； |
| 3)时问较快时，凝胶的溶胀主要由扩散控制，该溶胀过程吋以用Fick扩散方程描述； |
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| 水凝胶在水溶液中的溶胀速度与水凝胶的线性尺寸的平方成正比。凝胶的尺寸越 大，达到溶涨平衡所盅的时间越长《凝胶的平衡溶胀率不仅与单体浓度、凝胶的交联密度有关而且与凝胶所出的周围制环境密切相关。 |
| 因内外关于合成条件对高分子水凝胶树料性能影响的研究报道很多。Kim等为了提高丙烯酰胺与烯丙基磺酸钠一元共聚物的的性能，在起始笮休中加入丙烯酸单体，合成了聚(丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠-丙烯酸）二元共聚物高分子水凝胶材料，并考察了丙烯酸浓度对凝胶膨胀性能的影响，结果发现在0.053-0.40mol/L的浓度范围内，其丙烯酸浓度为0.30md/L时所得水凝胶的膨胀率达最高值。Zhou等在同样的二元共聚体系中，以K2S2O8和N，N，N—四甲基乙二胺为复合引发剂，N，N—亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成高分子水凝胶树料，并釆用FTIR，SEM，TGA等方法对其进行了表征研究。文验结果表明,凝胶溶胀率将随交联剂浓度的增加而增大，但过度交联却又使凝胶膨胀宇降低。 Omidian和Chen等采用水溶液聚合法合成聚丙烯睃盐高分子水凝胶树料，同时考察了引发剂虽、反应温度、起始单体浓度、交联剂呈、丙烯酸中和度等合成条件对聚合物吸水率的影响他们发现在自由基聚合中分子呈的降低将导致网络链端基增多，从而使得凝胶材料的交联效率及吸水率降低，结果符合经典网络理论，并获得了一个经验性吸水宇方程Q=2.46Cc-0.600(Q为聚合物吸液宇，Cc为交联剂S)， 这同时也问接地证文了Flory理论。 |
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