羥丙基甲基纖維素?zé)嵋l(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(zhì)及溶液—凝膠動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)變過(guò)程的基礎(chǔ)上，以HPMC為原料，通過(guò)熱引發(fā)的方法制備了一種新型的水凝膠，并對(duì)其智能響應(yīng)行為進(jìn)行了研究。 首先使用烏氏粘度計(jì)測(cè)試了HPC和HPMC在不同溶劑中的粘度，通過(guò)傳統(tǒng)的特性粘數(shù)的求算方法計(jì)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(duì)稀溶液的性質(zhì)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)：在強(qiáng)極性溶劑DMF中，由于較強(qiáng)的氫鍵作用的存在，分子線團(tuán)呈卷緊狀。氯

2、離子的加入則會(huì)破壞氫鍵作用，導(dǎo)致分子線團(tuán)松散。同時(shí)氯離子的存在會(huì)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(yàn)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(duì)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(huì)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(dǎo)致的大分子無(wú)規(guī)線團(tuán)松散變大，從而使得臨界交疊濃度減小。 用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)研究了HPMC濃溶液的流變性質(zhì)，結(jié)果表明：分子量對(duì)于HPM

3、C溶液的流變性質(zhì)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(zhì)，取代度對(duì)流變性質(zhì)的影響不是特別顯著。給出的數(shù)學(xué)模型表明，對(duì)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(guān)系：n=k*exp(—C/to)+b。 用動(dòng)態(tài)流變儀對(duì)HPMC水溶液的熱凝膠過(guò)程進(jìn)行跟蹤測(cè)試，通過(guò)分析體系粘彈性力學(xué)行為的變化考察HPMC熱凝膠的可逆過(guò)程。研究結(jié)果表明：HPMC凝膠動(dòng)力學(xué)分為預(yù)凝膠和凝膠兩個(gè)階段進(jìn)行，凝膠化和去凝膠化過(guò)

4、程并不完全相同，疏水聚集體和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的解體要發(fā)生在低于其形成時(shí)的溫度下。HPMC的兩個(gè)取代基團(tuán)對(duì)熱凝膠過(guò)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(duì)預(yù)凝膠階段的開(kāi)始起著阻礙作用，而甲氧基則對(duì)凝膠階段的大分子的疏水結(jié)合起促進(jìn)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(duì)于凝膠過(guò)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(duì)HF系列，甲氧基取代基團(tuán)的影響占主導(dǎo)，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(dǎo)，因此分子量的影響趨勢(shì)相反。 以不同分子量和取代度的HPMC樣品通過(guò)熱引發(fā)的方法制備了水凝膠，并對(duì)凝膠的溶脹動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，結(jié)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(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行，符合Schott二級(jí)溶脹動(dòng)力學(xué)方程，即水凝膠的溶脹度隨時(shí)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(yīng)行為，結(jié)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(duì)兩個(gè)系列的凝膠的影響敏感程度不同，對(duì)HK系列而言，平衡溶脹度與溫度成二次關(guān)系，而對(duì)HF系列則成一次的線性關(guān)系。HPMC水凝膠的溶脹行為受溶劑影響顯著，在強(qiáng)極性溶劑中，氫鍵作用加強(qiáng)，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(huì)發(fā)生消溶脹行為。pH值的改變對(duì)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(duì)凝膠溶