羥丙基甲基纖維素熱引發(fā)水凝膠的制備與性能研究.pdf

1、本文在考察纖維素醚(羥丙基纖維素HPC和羥丙基甲基纖維素HPMC)溶液性質及溶液—凝膠動力學轉變過程的基礎上，以HPMC為原料，通過熱引發(fā)的方法制備了一種新型的水凝膠，并對其智能響應行為進行了研究。 首先使用烏氏粘度計測試了HPC和HPMC在不同溶劑中的粘度，通過傳統(tǒng)的特性粘數(shù)的求算方法計算出各稀溶液體系的特性粘數(shù)，根據(jù)得到的特性粘數(shù)對稀溶液的性質進行研究發(fā)現(xiàn)：在強極性溶劑DMF中，由于較強的氫鍵作用的存在，分子線團呈卷緊狀。氯

2、離子的加入則會破壞氫鍵作用，導致分子線團松散。同時氯離子的存在會產(chǎn)生靜電排斥作用，大分子之間的近程相互作用力減弱。根據(jù)經(jīng)驗公式，用特性粘數(shù)估算出各溶液體系的臨界交疊濃度。分子量對于臨界交疊濃度有十分顯著的影響，溶劑的影響則不是很明顯。離子的加入會引起臨界交疊濃度一定的降低，這可能是由于離子的靜電排斥作用導致的大分子無規(guī)線團松散變大，從而使得臨界交疊濃度減小。 用旋轉粘度計研究了HPMC濃溶液的流變性質，結果表明：分子量對于HPM

3、C溶液的流變性質有著顯著的影響，高分子量的樣品具有更明顯的假塑性流體的性質，取代度對流變性質的影響不是特別顯著。給出的數(shù)學模型表明，對HPMC的四種樣品，流體行為指數(shù)與濃度之間均存在著一致的指數(shù)關系：n=k*exp(—C/to)+b。 用動態(tài)流變儀對HPMC水溶液的熱凝膠過程進行跟蹤測試，通過分析體系粘彈性力學行為的變化考察HPMC熱凝膠的可逆過程。研究結果表明：HPMC凝膠動力學分為預凝膠和凝膠兩個階段進行，凝膠化和去凝膠化過

4、程并不完全相同，疏水聚集體和網(wǎng)絡結構的解體要發(fā)生在低于其形成時的溫度下。HPMC的兩個取代基團對熱凝膠過程的影響效果是相反的，羥丙基和水分子之間的氫鍵作用對預凝膠階段的開始起著阻礙作用，而甲氧基則對凝膠階段的大分子的疏水結合起促進作用。甲氧基含量高且羥丙基含量低的HF系列樣品易于形成熱凝膠。分子量的高低對于凝膠過程不起決定性的影響作用，不同取代度的樣品分子量的影響不同。對HF系列，甲氧基取代基團的影響占主導，高分子量的樣品易于成凝膠，而

5、HK系列中，羥丙基的阻礙作用占主導，因此分子量的影響趨勢相反。 以不同分子量和取代度的HPMC樣品通過熱引發(fā)的方法制備了水凝膠，并對凝膠的溶脹動力學進行了研究，結果表明：HPMC熱引發(fā)制備的水凝膠具有較好的溶脹吸水性能，其溶脹過程分三個階段進行，符合Schott二級溶脹動力學方程，即水凝膠的溶脹度隨時間的變化符合規(guī)律：t/SR=A+Bt。 研究了HPMC水凝膠的環(huán)境智能響應行為，結果表明：HPMC水凝膠的平衡溶脹度隨溫度

6、的增加而減小。溫度對兩個系列的凝膠的影響敏感程度不同，對HK系列而言，平衡溶脹度與溫度成二次關系，而對HF系列則成一次的線性關系。HPMC水凝膠的溶脹行為受溶劑影響顯著，在強極性溶劑中，氫鍵作用加強，溶脹度增加。弱極性溶劑中溶脹性能則迅速下降。在水中溶脹平衡的水凝膠置于弱極性溶劑中會發(fā)生消溶脹行為。pH值的改變對凝膠溶脹性能的影響不是特別顯著，但是由于鹽離子的加入而產(chǎn)生的鹽析作用，溶脹吸水性能有不同程度的下降。 分子參數(shù)對凝膠溶