水凝胶的应用和研究进展分析.ppt

水凝胶的应用和研究进展 水凝胶 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。它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。 智能水凝胶能够感知外界刺激的微小变化，如温度、pH值、离子强度、电场、磁场等，并能够对刺激发生敏感性的响应，常通过体积的溶胀或收缩来实现。 水凝胶的特点 水溶胀性，交联聚合物 亲水性，吸水可达自身重量的数千倍 三维网络结构，在水中不溶解 能够感知外界微小刺激（智能性水凝胶） 水凝胶的三维网络示意图和扫描电镜图片 水凝胶的分类 1.按照键合方式 物理凝胶和化学凝胶 2.按照水凝胶的形状和大小 宏观凝胶（柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等） 微观凝胶（微球） 3.根据合成材料的不同 合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶 从聚合物出发制备水凝胶有物理交联和化学交联两种。物理交联通过物理作用力如静电作用、离子相互作用、氢键、链的缠绕等形成。化学交联是在聚合物水溶液中添加交联剂,使聚合物交联成网络聚合物水凝胶。 从聚合物出发合成水凝胶的最好方法是辐射交联法,所谓辐射交联是指辐照聚合物使主链线性分子之间通过化学键相连接。许多水溶性聚合物可通过辐射法制备水凝胶,如PVA、polyNI2PAAm、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚氧乙烯(PEO)等。 聚合物交联 水凝胶的溶胀性 吸水溶胀是水凝胶的一个重要特征。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。当这两种相反的倾向相互抗衡时,达到了溶胀平衡。 水凝胶的力学性能 水凝胶不仅要求具有良好的溶胀性能,而且应具有理想的力学强度,以满足实际的需要。水凝胶力学性能参数：拉伸强度（膜状水凝胶），压缩强度（柱状水凝胶） 在同一水凝胶中，往往水凝胶的溶胀度和力学性能恰恰相反。水凝胶的交联度越高，结构越规准，因而力学性能往往更好，而交联度高则部利于水凝胶的溶胀。 实际应用中，既要追求水凝胶的溶胀性能，又要保证应用需要一定的机械强度，要根据不同需要设定不同标准。 水凝胶的应用 在医药伤口敷料中的应用 水凝胶在医学领域中的首要应用即为伤口敷料，水凝胶材料直接用于与人体组织接触，可防止体外微生物的感染，有效的防止体液的损失，并且能够传输氧分到伤口，一般说来能促进伤口的愈合。医用伤口敷料的合成中，通常采用抗菌性天然高分子作为单体，通过交联剂合成抗菌性水凝胶，并将消炎药物等包埋在水凝胶中，透过凝胶缓慢地释到受伤部位，加速伤口的愈合。医用水凝胶敷料可用于皮肤创伤、皮肤溃疡、烧伤，烫伤等 不断降温，立即止痛 吸附渗液，阻隔细菌 湿性环境，促进生长 生物相容，换药不粘 不易成痂，减少疤痕 医用创伤敷料的优点： 药物释放载体 由于水凝胶对低分子溶质具有较好的透过性，有良好的生物相容性和较好的重现性，可以作为将较低的药物长时间维持在患者体内的药物传输系统，当水凝胶被移植或注射到生物体后，水凝胶能够维持或向体液控制释放包埋在水凝胶中的药物，从而发挥疗效。 退热贴 适用于各种原因引起的发热发热辅助治疗及物理降温，缓发发热引起的头痛、头晕等不适症状，使人体产生舒适感。对于儿童和成人发热，可用于紧急退热，避免发热过度伤及脑部。 水土保湿剂 一种人工合成的具有超强吸水的保湿性能的高分子聚合物，主要成分为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺共聚体。能吸收比自身重量高数千倍的脱离子水，数十到数百倍的含盐水分，并且能缓慢的释放出来。可以反复使用，具有优良的保水抗旱性能。控制土壤水分蒸发，促进植物根系生长发育，同时改善土壤结构，增加土壤活性。欧、美、日本、以色列等国家，早已开始大面积应用，解决农业缺水问题，确定了其抗旱保水良好效果，显示出在农业生产中的巨大作用。 化妆品 水凝胶面膜也叫凝水膜。顾名思义，其具有强大的凝集水分的功能，它以水为分散介质，当把凝胶贴到皮肤上时，受到体温的影响，凝胶内部的物理结构从固态变成液态，并渗透到皮肤里。因此，在以水凝胶为基地材质的面膜内注入胶原蛋白、透明质酸、熊果苷、烟酰胺等有效成分，可制成多种功能的面膜。 相较于传统材质面膜，水溶性水凝胶的果冻状精华成分不易蒸发、干燥，其退热舒缓的效果对急性皮肤损伤（如过敏、长痘、擦伤）有良