基于动态硼酸酯键交联的敏感性水凝胶制备及其性质研究
发布时间：2021-12-19 11:37
水凝胶是一种由亲水性聚合物在水中发生化学交联或物理交联后形成的具有三维网络结构的高分子软材料。但是通过简单的合成步骤以及低成本的原料来制备性能优异的水凝胶仍具有很大的挑战。本文基于硼酸与多元醇反应形成的动态硼酸酯键,简便快捷地制备了两种敏感性水凝胶,具体的研究内容如下:1.以4-羧基苯硼酸（CPBA）和聚乙烯醇（PVA）为原料,制备了 CPBA-PVA水凝胶。研究了水凝胶的拉伸强度、敏感性、识别能力和三维可打印性。结论如下:CPBA-PVA水凝胶具有pH敏感性和温度敏感性,当CPBA与PVA的质量比为3:7、4:7、5:7时,临界转变温度分别为45℃、50℃和60℃。CPBA-PVA水凝胶在室温下具有自愈性,自愈性能最好的是CPBA与PVA质量比为4:7的CPBA-PVA水凝胶。CPBA-PVA水凝胶可以特异性识别Cu2+。CPBA与PVA的质量比为3:7、pH值为7的CPBA-PVA的水凝胶识别Cu2+效果较好,水凝胶识别Cu2+的检出限为0.0003 mol/L,并且混合离子对识别其中的Cu2+没有影响。CPBA-PVA水凝胶具有识别糖类的能力,利用水凝胶的温度辅助糖类敏感性,对浓...
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
动态硼酸酯键的形成及自愈性能
与人体软组织相似的结构和含水量，近年来3D打印水凝胶的研究也备受瞩目，根据3D打印的成型机理可将目前关于水凝胶方面的3D打印方法大概可以分为三类，一类是利用温敏性水凝胶材料如明胶，通过温控实现打印；第二类是结合海藻酸钠等材料，利用其离子交联快速成胶的特性实现打印成型，第三类是在打印体系中加入纳米茹土等无机粒子增稠，赋予墨水触变性；第四类是通过化学基团修饰获得剪切变息自愈合特性水凝胶直接进行挤出打樱ZheC等人[57]研究了一种基于卡波姆的流变改性剂的新型3D打印方法，可直接书写各种功能性水凝胶，如图1-2所示。卡波姆被证明可高效地为多功能水凝胶墨水提供理想的流变行为，包括双网状水凝胶，磁性水凝胶，温度敏感型和生物凝胶。除了出色的印刷性能，机械性能和生物相容性外，3D打印多功能水凝胶还支持各种软设备，包括可加载网，软机器人，4D打印的叶子和水凝胶皮氏培养皿。KimH等人[58]使用了PVA，增强了明胶的低机械稳定性。明胶/PVA支架是使用低温3D打印工艺制造的。通过操纵各种重量分数的PVA/明胶，获得了有关支架的物理和生物学特性的最佳混合比。图1-2明胶/PVA支架的3D打印过程
第1章引言5图1-3高于临界温度，水凝胶状态发生变化1.2.2pH敏感性水凝胶pH敏感性水凝胶是由聚电解质构成的，含有大量可离子化的酸性或碱性基团的聚合物。pH敏感性水凝胶是目前研究最为广泛的一类智能水凝胶，在药物控制释放、缓释领域有着广泛而重要的应用。通常在凝胶的聚合物链上含有可离子化的酸性或碱性基团，如羧基、氨基等。除此之外，还有一种特殊的pH敏感性水凝胶不是通过离子化的基团实现的，而是通过动态共价硼酸酯键的可逆断裂实现的。苯硼酸及其衍生物与含有双羟基的化合物脱水形成硼酸酯键，在pH的影响下，硼酸酯键表现出可逆的形成-断裂。基于硼酸酯键的pH敏感的特殊性能，这种pH敏感凝胶可广泛用作溶胶-凝胶转化材料，自愈合材料，自组装系统以及药物递送体系等方面。YoheiK等人[63]通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合合成了N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和5-甲基丙烯酰胺基1,2-苯并噁唑（MAAm-Bo）的共聚物，以控制其刺激响应特性。研究了NIPAAm均聚物和统计共聚物的溶液性质，发现除了温度和pH值外，统计共聚物还对溶液中游离葡萄糖的存在产生响应。此外还发现P（NIPAAm-st-MAAmBO）与线性糖聚合物强烈相互作用，形成反应性凝胶，并且这些结构还取决于温度，pH和游离葡萄糖的存在。这种新颖的凝胶化方法有望用于多种应用中各种材料的结合。LihongHe等人[64]通过将支化的邻苯二酚衍生的聚乙二醇（PEG）与1,3-苯二硼酸络合制备了交联的聚合物水凝胶，以此生产出新型共价水凝胶。硼酸酯键的动力学性质产生了在碱性pH下表现出高稳定性而在酸性条件下表现出低稳定性的自修复水凝胶。将来有可能将这种策略用于生物医学应用。LiangEX等人[65]使用振荡化学反应作为非周期性刺激来实现这种系统。在这项研究中，选择了pH振荡器和pH响?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Aggregation-induced emission enhancement of yellow photoluminescent carbon dots for highly selective detection of environmental and intracellular copper（Ⅱ） ions[J]. Wenyi Lv,Min Lin,Rongsheng Li,Qianqian Zhang,Hui Liu,Jian Wang,Chengzhi Huang. Chinese Chemical Letters. 2019(07)
[2]智能水凝胶的研究进展及应用[J]. 彭涛,吴泳儿,薛慧琳,杨友红. 轻纺工业与技术. 2019(Z1)
本文编号：3544350
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
动态硼酸酯键的形成及自愈性能
与人体软组织相似的结构和含水量，近年来3D打印水凝胶的研究也备受瞩目，根据3D打印的成型机理可将目前关于水凝胶方面的3D打印方法大概可以分为三类，一类是利用温敏性水凝胶材料如明胶，通过温控实现打印；第二类是结合海藻酸钠等材料，利用其离子交联快速成胶的特性实现打印成型，第三类是在打印体系中加入纳米茹土等无机粒子增稠，赋予墨水触变性；第四类是通过化学基团修饰获得剪切变息自愈合特性水凝胶直接进行挤出打樱ZheC等人[57]研究了一种基于卡波姆的流变改性剂的新型3D打印方法，可直接书写各种功能性水凝胶，如图1-2所示。卡波姆被证明可高效地为多功能水凝胶墨水提供理想的流变行为，包括双网状水凝胶，磁性水凝胶，温度敏感型和生物凝胶。除了出色的印刷性能，机械性能和生物相容性外，3D打印多功能水凝胶还支持各种软设备，包括可加载网，软机器人，4D打印的叶子和水凝胶皮氏培养皿。KimH等人[58]使用了PVA，增强了明胶的低机械稳定性。明胶/PVA支架是使用低温3D打印工艺制造的。通过操纵各种重量分数的PVA/明胶，获得了有关支架的物理和生物学特性的最佳混合比。图1-2明胶/PVA支架的3D打印过程
第1章引言5图1-3高于临界温度，水凝胶状态发生变化1.2.2pH敏感性水凝胶pH敏感性水凝胶是由聚电解质构成的，含有大量可离子化的酸性或碱性基团的聚合物。pH敏感性水凝胶是目前研究最为广泛的一类智能水凝胶，在药物控制释放、缓释领域有着广泛而重要的应用。通常在凝胶的聚合物链上含有可离子化的酸性或碱性基团，如羧基、氨基等。除此之外，还有一种特殊的pH敏感性水凝胶不是通过离子化的基团实现的，而是通过动态共价硼酸酯键的可逆断裂实现的。苯硼酸及其衍生物与含有双羟基的化合物脱水形成硼酸酯键，在pH的影响下，硼酸酯键表现出可逆的形成-断裂。基于硼酸酯键的pH敏感的特殊性能，这种pH敏感凝胶可广泛用作溶胶-凝胶转化材料，自愈合材料，自组装系统以及药物递送体系等方面。YoheiK等人[63]通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合合成了N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和5-甲基丙烯酰胺基1,2-苯并噁唑（MAAm-Bo）的共聚物，以控制其刺激响应特性。研究了NIPAAm均聚物和统计共聚物的溶液性质，发现除了温度和pH值外，统计共聚物还对溶液中游离葡萄糖的存在产生响应。此外还发现P（NIPAAm-st-MAAmBO）与线性糖聚合物强烈相互作用，形成反应性凝胶，并且这些结构还取决于温度，pH和游离葡萄糖的存在。这种新颖的凝胶化方法有望用于多种应用中各种材料的结合。LihongHe等人[64]通过将支化的邻苯二酚衍生的聚乙二醇（PEG）与1,3-苯二硼酸络合制备了交联的聚合物水凝胶，以此生产出新型共价水凝胶。硼酸酯键的动力学性质产生了在碱性pH下表现出高稳定性而在酸性条件下表现出低稳定性的自修复水凝胶。将来有可能将这种策略用于生物医学应用。LiangEX等人[65]使用振荡化学反应作为非周期性刺激来实现这种系统。在这项研究中，选择了pH振荡器和pH响?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Aggregation-induced emission enhancement of yellow photoluminescent carbon dots for highly selective detection of environmental and intracellular copper（Ⅱ） ions[J]. Wenyi Lv,Min Lin,Rongsheng Li,Qianqian Zhang,Hui Liu,Jian Wang,Chengzhi Huang. Chinese Chemical Letters. 2019(07)
[2]智能水凝胶的研究进展及应用[J]. 彭涛,吴泳儿,薛慧琳,杨友红. 轻纺工业与技术. 2019(Z1)
本文编号：3544350
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3544350.html
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