基于Brij模板的凝膠孔徑調(diào)控及其誘導(dǎo)的碳酸鈣結(jié)晶行為.pdf

1、表面活性劑的兩親結(jié)構(gòu)使其具備乳化、起泡和增溶等特點(diǎn)，并被普遍應(yīng)用于化妝品、紡織、醫(yī)藥、食品等各領(lǐng)域。近些年，應(yīng)用表面活性劑作為模板制備的凝膠材料表現(xiàn)出特定的優(yōu)異性能，使人們對(duì)表面活性劑的探求有了新的目標(biāo)。另一方面，聚合后的溫敏性聚(N-異丙基丙烯酰胺)(NIPAM)凝膠因在藥物控制釋放、生物物質(zhì)分離和組織培養(yǎng)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景而備受人們關(guān)注，但是傳統(tǒng)水凝膠溶脹性能差和孔洞不易調(diào)控，以及在生物礦化過(guò)程中晶體形態(tài)不穩(wěn)定，所以改變凝膠上

2、述性能已經(jīng)成為該領(lǐng)域亟待解決的重點(diǎn)課題。
　　為獲得可控孔洞尺寸的凝膠，同時(shí)克服模板不易移除、成本高、且溶劑污染問(wèn)題，定量化闡述模板機(jī)理，本論文以具有液晶特性的兩親性表面活性劑聚氧乙烯(20)鯨蠟醇醚(Brij-58)作為模板，在水溶液中采用自由基聚合法將其引入NIPAM/MBA體系中，制得Brij-58/polyNIPAm/MBA模板水凝膠(簡(jiǎn)稱(chēng)CLH)。通過(guò)紅外(FTIR)、X射線衍射儀(XRD)和差示掃描量熱儀(DSC)證明

3、了Brij-58模板移除前后的CLH水凝膠的化學(xué)組成、結(jié)晶結(jié)構(gòu)和溫敏性。通過(guò)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV）、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)和稱(chēng)重法研究了CLH水凝膠的光學(xué)性、孔洞形態(tài)和溶脹性能。結(jié)果表明:在1062-1146 cm-1處的特征吸收峰的消失和在2θ=7.8°和20.75°處的衍射峰的恢復(fù)均證明了Brij-58的模板作用。隨Brij-58/NIPAM質(zhì)量比從0增大到2，CLH水凝膠從100下降到0的透光率的臨界時(shí)間從22 min減小到

4、7.5 min，然而最大平衡溶脹率從6.3增加到10.31g/g。隨Brij-58/NIPAM質(zhì)量比從0增加到2，CLH水凝膠首先形成均一的小孔，然后孔徑從4～10μm增加到50～100μm，且孔洞間相互貫通。隨Brij-58/NIPAM質(zhì)量比的增加，模板移除前溫敏性逐漸消失，模板移除后溫敏性恢復(fù)。CLH水凝膠的溶脹性依賴(lài)于Brij-58/NIPAM質(zhì)量比，當(dāng)r=Brij-58/NIPAM≤1/10時(shí)，CLH水凝膠在60 min內(nèi)失水率

5、達(dá)到70％以上，然而當(dāng)r=Brij-58/NIPAM=2水凝膠在10 min內(nèi)失水率就已經(jīng)達(dá)到70％。
　　基于液晶型表面活性劑Brij-58的特性，本實(shí)驗(yàn)研究了Brij-58對(duì)碳酸鈣晶體的誘導(dǎo)結(jié)晶效應(yīng)，系統(tǒng)地探討了不同反應(yīng)條件（如溫度、攪拌速度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)pH等）對(duì)碳酸鈣的晶體類(lèi)型、尺寸和形貌的影響規(guī)律，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初步提出了碳酸鈣結(jié)晶機(jī)理。結(jié)果表明:在30℃下，不同pH條件下，沒(méi)有Brij-58存在下可制備得到斜方六面

6、體的碳酸鈣晶體，而在0.01 g/L的Brij-58溶液中卻只能得到立方塊狀的方解石晶體，在0.75 g/L和2.5 g/L Brij-58中，誘導(dǎo)的碳酸鈣晶型為正方體、斜方六面體和橢球。當(dāng)Brij-58濃度增大到2.5 g/L時(shí)，得到了立方體方解石晶體。而在60℃和80℃下，Brij-58誘導(dǎo)的碳酸鈣晶型為立方體和棒狀晶型的混合晶型。綜上所述，與其它質(zhì)量濃度的Brij-58相比，0.01 g/L的 Brij-58膠束更易于誘導(dǎo)碳酸鈣晶

7、體的定向生長(zhǎng)。
　　最后，本研究在保持這種模板法制備的多孔水凝膠的前提下，選用與生物體最為相似的凝膠作為基質(zhì)來(lái)誘導(dǎo)碳酸鈣結(jié)晶，制備得到了仿生鈣化的水凝膠(CLH-Ca)，利用Brij-58誘導(dǎo)的碳酸鈣呈現(xiàn)不同的晶型，其穩(wěn)定性與溶液的pH值、溫度和模板的含量有關(guān)。結(jié)果表明:凝膠中生長(zhǎng)出來(lái)的晶體，其前期晶體形態(tài)為規(guī)整的立方體晶型，隨著時(shí)間逐漸的增長(zhǎng)至24 h、72 h和120 h，CLH-Ca0、CLH-Ca75和CLH-Ca250模