智慧窗-學習筆記（二）

接著智慧窗-學習筆記（一）繼續學習。
Note: 本人是初學者，筆記中的相關知識都可討論，交流。
回答問題：
1. 什麼是水凝膠？
水凝膠可定義為在水中能夠溶脹並保持大量水分而又不能溶解的交聯聚合物。

一 分類

補充：
根據對外界刺激的響應情況不同：傳統的水凝膠和環境敏感的水凝膠。
傳統水凝膠：對環境的變化不敏感（如溫度或PH等）。
環境敏感的水凝膠：是指自身能夠感知外界環境（如溫度，PH，光，電，壓力等）微小的變化或刺激，並能產生相應的物理結構和化學性質變化甚至突變的一類高分子凝膠。
此類凝膠的突出特點：在對環境的響應過程中其溶脹行為有顯著的變化（利用這種刺激響應特性可將其用做感測器，控釋開關等）。

自己提問：
8. 產生相應的物理結構和化學性質變化，是如何變化的（結果）？

二 水凝膠的製備
2.1 單體聚合並交聯
合成水凝膠的單體有多種，可分為中性，酸性，鹼性。

水凝膠可以由一種或多種單體採用電離輻射、紫外照射或化學引發聚合並交聯而得 。一 般來說, 在形成水凝膠過程中需要加入少量的交聯劑。
2.2. 聚合交聯
從聚合物出發製備水凝膠有物理交聯和化學交聯兩種 。
物理交聯：通過物理作用力如靜電 作用 、離子相互作用 、氫鍵 、鏈的纏繞等形成。
化學交聯：在聚合物水溶液中新增交聯劑, 如在 PVA 水溶液中加入戊二醛可發生醇醛縮合反應從而使 PVA 交聯成網路聚合物水凝膠。
從聚合物出發合成水凝膠的最好方法：輻射交聯法。
輻射交聯：指輻照聚合物使主鏈線性分 子之間通過化學鍵相連線。

採用輻射法合成水凝膠無須新增引發劑, 產物更純淨。

三 水凝膠的性質
3.1 溶脹-收縮行為(凝膠狀態方程)
吸水溶脹是水凝膠的一個重要特徵。
在溶脹過程中, 一方面水溶劑力圖滲入高聚物內使 其體積膨脹, 另一方面由於交聯聚合物體積膨脹, 導致網路分子鏈向三維空間伸展, 分子網路 受到應力產生彈性收縮能而使分子網路收縮 。當這兩種相反的傾向相互抗衡時, 達到了溶脹 平衡, 可見凝膠的體積之所以溶脹或收縮是由於凝膠內部的溶液與其周圍的溶液之間存在著 滲透壓 π。
3.2 力學效能
研究水凝膠力學效能必須很好地掌握橡膠彈性及粘彈性理論, 橡膠彈性及粘彈性理論 基於鏈的取向和結構的回覆與時間的關係, 前者不依賴於時間, 而後者與時間有關。

四 水凝膠性質影響因素
共聚單體的組成
交聯密度的影響
合成條件的影響

五 應用
燒傷塗敷物( Hydrogel Dressing)
藥物傳輸體系( DDS)
補齒材料
隱型眼鏡
移植( implants)
生物分子、細胞的固定化

2. 什麼溫敏性水凝膠？
溫敏性水凝膠屬於環境敏感型水凝膠中的一類，其易受外界溫度變化的刺激而其產生相應物理和化學性質變化的水凝膠。

一 特點
其結構中同時含有親水性和疏水性基團。
當外界溫度發生變化時，這些基團與水分子的分子內及分子間相互作用發生改變，從而影響水凝膠內的網路結構，使之產生體積相變。

部分材料水溶液隨溫度升高其溶解性降低，到特定溫度後會產生相分離而渾濁，降低至該溫度以下時，又重新變為澄清透明的溶液，此溫度稱為低臨界溶解溫度（LCST）。
還有一部分聚合物在某一溫度以上時才發生溶解，而在此溫度以下，聚合物溶液發生相分離而沉澱，此溫度則稱為上臨界溶解溫度（UCST）。

LCST和UCST（也可理解為相變溫度）是溶液在透明狀態與不透明狀態互變的重要引數。

（對智慧窗-學習筆記（一）中問題6的回答）

二 補充

[1]翟茂林,哈鴻飛.水凝膠的合成、性質及應用[J].大學化學,2001(05):22-27.
[2]王蕊,韓倩倩,王春仁.溫度敏感性生物材料研究進展[J].中國藥事,2019,33(10):1167-1173.