高婷婷, 李志英, 高　歌, 劉鳳岐

(吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院, 長(zhǎng)春 130021)

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直鏈型與支鏈型疏水締合水凝膠的機(jī)械性能與溶脹行為

高婷婷, 李志英, 高歌, 劉鳳岐

(吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院, 長(zhǎng)春 130021)

以丙烯酰胺(AM)為親水單體, 脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯(AEO-AC-n-m,n為疏水端烷基鏈碳的數(shù)目,m為親水端PEG鏈的長(zhǎng)度,n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10)為疏水單體, 十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑, 過(guò)硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑, 通過(guò)膠束聚合制備了3種聚丙烯酰胺-co-脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯(AM-co-AEO-AC)疏水締合水凝膠. 以疏水烷基鏈為直鏈的疏水單體AEO-AC-13-5合成的直鏈型水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻且強(qiáng)度高, 其形態(tài)在水中可維持180 d. 而以疏水烷基鏈為支鏈的疏水單體AEO-AC-10-5與AEO-AC-13-10合成的支鏈型水凝膠的機(jī)械性能較弱, 60 d內(nèi)即溶解于水中. 在相同條件下, 直鏈型水凝膠斷裂時(shí)的最大應(yīng)力是支鏈型水凝膠的4～5倍. 利用彈性橡膠理論中的新胡克方程計(jì)算了直鏈型和支鏈型水凝膠的有效交聯(lián)密度ν0和有效交聯(lián)點(diǎn)間的分子量Mc.

疏水締合水凝膠; 機(jī)械性能; 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu); 溶脹行為; 丙烯酰胺; 脂肪醇聚氧乙烯醚; 丙烯酸酯

水凝膠具有獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 能吸收大量水分并維持形態(tài), 是一種與細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)形態(tài)類似的橡膠材料, 具有生物相容性好[1]及刺激響應(yīng)性強(qiáng)[2]等優(yōu)點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于藥物緩釋、 組織工程、 環(huán)境工程及智能材料等領(lǐng)域[3～6]. 但傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)水凝膠存在機(jī)械性能較弱、 合成時(shí)所使用的化學(xué)交聯(lián)劑及合成的凝膠的水解產(chǎn)物對(duì)人體和環(huán)境有害等缺陷. 因此, 高強(qiáng)度、 低污染的“綠色”凝膠成為人們致力研發(fā)的目標(biāo)[7]. 目前, 高力學(xué)強(qiáng)度水凝膠主要有雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠[8]、 互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠[9]、 納米復(fù)合水凝膠[10]、 滑動(dòng)環(huán)水凝膠[11]、tetra-PEG水凝膠[12]、 星型或樹枝狀大分子水凝膠[13]及疏水改性水凝膠[14]. 其中, 疏水改性水凝膠不需要化學(xué)交聯(lián)劑且力學(xué)強(qiáng)度高, 適合作為生物載體材料. 水凝膠的宏觀性能(力學(xué)強(qiáng)度或溶脹行為等)依賴于其微觀網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)方式及交聯(lián)點(diǎn)形態(tài)[15]. 疏水締合水凝膠由膠束聚合而成, 其“交聯(lián)點(diǎn)”一般為疏水單體的疏水端通過(guò)“疏水-疏水”作用, 在表面活性劑的協(xié)助下在水中形成動(dòng)態(tài)平衡的疏水締合微區(qū). 常見的疏水單體有丙烯酸十二酯[16]、 丙烯酸十八酯[17]、 己內(nèi)酯[18]及辛基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯(OP-AC)[19～24]等. 以O(shè)P-AC為主的疏水締合水凝膠在拉伸強(qiáng)度、 水中壽命與溶脹倍數(shù)、 溫度敏感及自愈合等性能上都取得了突破性進(jìn)展, 但其水解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境有害.

本文以丙烯酰胺AM(10%, 質(zhì)量分?jǐn)?shù))為親水單體, 以脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯[AEO-AC-n-m,n為疏水端烷基鏈碳的數(shù)目,m為親水端PEG鏈的長(zhǎng)度;n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10; 其中AEO-AC-10-5和AEO-AC-13-10疏水端為異構(gòu)支化碳鏈; AEO-AC-13-5疏水端為十二烷基與十四烷基直碳鏈按1∶1(摩爾比)混合, 疏水端數(shù)目n取平均值13]為疏水單體, 以十二烷基硫酸鈉(SDS)為表面活性劑, 以過(guò)硫酸鉀(KPS)為引發(fā)劑, 通過(guò)膠束聚合[25]制備了3種疏水締合水凝膠AEO-AC-n-m-AM(n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10). 通過(guò)改變疏水單體的種類、 含量及其與表面活性劑的摩爾比, 從微觀上改變了有效締合點(diǎn)的締合強(qiáng)度、 網(wǎng)絡(luò)中有效締合點(diǎn)的密度及網(wǎng)鏈上有效締合點(diǎn)的分布, 實(shí)現(xiàn)了對(duì)凝膠機(jī)械強(qiáng)度、 溶脹程度及水中壽命等宏觀性能的調(diào)控. AEO-AC-n-m-AM凝膠對(duì)環(huán)境無(wú)害, 直鏈型的AEO-AC-13-5-AM水凝膠具有較高機(jī)械性能, 在水中壽命較長(zhǎng); 而支鏈型的AEO-AC-10-5-AM和AEO-AC-13-10-AM水凝膠可迅速在水中降解, 且機(jī)械性能相對(duì)較弱.

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-n-m(n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10), 工業(yè)級(jí), 江蘇省海安石油化工廠; 丙烯酰胺(AM), 分析純, 天津市福晨化學(xué)試劑廠, 重結(jié)晶處理; 十二烷基硫酸鈉(SDS), 化學(xué)純, 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所; 過(guò)硫酸鉀(KPS), 分析純, 北京化工廠; 丙烯酰氯(AC), 工業(yè)級(jí), 上海海曲化工有限公司; 二氯甲烷、 三乙胺(TEA)和四氫呋喃(THF), 北京化工廠, 重新蒸餾使用.

日本Shimadzu 公司Autograph AG-I型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī); 美國(guó)Nicolet Instrument Corporation公司Avatar 360型傅里葉變換紅外光譜(FTIR)儀; 德國(guó)Bruker公司Vector 22型傅里葉紫外-可見光譜(UV-Vis)儀.

1.2AEO-AC的制備

將0.25 mol AEO-n-m(n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10), 0.30 mol TEA與250 mL二氯甲烷依次加入500 mL的三頸燒瓶中, 冰水浴30 min, 使體系溫度降至0 ℃; 將0.375 mol AC溶于67.8 mL二氯甲烷中, 逐滴加入上述溶液中, 于0～5 ℃反應(yīng)12 h得到AEO-AC-n-m粗產(chǎn)物; 反應(yīng)結(jié)束后抽濾除鹽, 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑, 用乙醚萃取, 在室溫下真空干燥, 得到AEO-AC-n-m(n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10).

1.3AEO-AC-n-m與SDS水分散體系的制備及透明性測(cè)試

分別配制疏水單體AEO-AC-n-m(n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10)和表面活性劑SDS的水分散體系:疏水單體均為0.422 mmol, SDS分別為0, 0.042, 0.106, 0.169, 0.211, 0.253, 0.317, 0.380, 0.422, 0.630, 0.840, 1.266, 1.688 mmol. 加蒸餾水至體系總質(zhì)量30 g, 于50 ℃水浴中機(jī)械攪拌12 h, 充分?jǐn)嚢杈鶆蚝? 取2 mL溶液置于樣品池中, 用紫外-可見光譜儀測(cè)試透過(guò)率. SDS與AEO-AC的摩爾比R分別為0, 0.1, 0.25, 0.4, 0.5, 0.6, 0.75, 0.9, 1.0, 1.5, 2.0, 3.0, 4.0.

1.4AEO-AC-n-m-AM凝膠的制備

將0.422 mmol AEO-AC-13-5與42.2 mmol AM和0.422 mmol SDS置于小燒杯中, 加入蒸餾水使反應(yīng)溶液質(zhì)量為30 g, 混合均勻后轉(zhuǎn)移至玻璃試管(內(nèi)徑Φ18 mm)中, 每管放入5個(gè)塑料細(xì)管(φ6 mm×50 nm), 通N2氣10 min后, 加入0.080 mmol KPS, 在攪拌的條件下繼續(xù)通N2氣30 min, 在室溫下靜置30 min后于50 ℃水浴中反應(yīng)12 h, 得到AEO-AC-13-5-AM凝膠. 用0.422 mmol AEO-AC-10-5代替AEO-AC-13-5, 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn), 得到AEO-AC-10-5-AM凝膠. 用0.422 mmol AEO-13-10代替AEO-AC-13-5, 得到AEO-AC-13-10-AM凝膠.

將AEO-AC-n-m(n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10)的用量變?yōu)?.422, 0.844, 1.266, 1.688和2.110 mmol, SDS的用量相應(yīng)變?yōu)?.422, 0.844, 1.266, 1.688和2.110 mmol, 重復(fù)實(shí)驗(yàn), 制得單體濃度不同的凝膠AEO-AC-n-m-AM(x),x為AEO-AC占AM的摩爾分?jǐn)?shù),x=1%, 2%, 3%, 4%, 5%.

1.5凝膠的溶脹行為和拉伸性能測(cè)試

將所有樣品同時(shí)置于室溫下50 mL蒸餾水中, 每隔一段時(shí)間t取出一個(gè)凝膠樣品, 以濕潤(rùn)試紙吸取表面水分并稱重, 記為mt, 然后放入烘箱中干燥至恒重md. 凝膠的溶脹比(Swelling degree)由Swellingdegree=[mt/(m0·S)]×100%計(jì)算, 剩余凝膠分?jǐn)?shù)(Remaining gel fraction)由Remaininggelfraction=[md/(m0·S)]×100%計(jì)算.

將凝膠樣條從塑料管中取出, 截為φ6 mm×5 cm的測(cè)試樣, 將其一端固定進(jìn)行單向拉伸, 上下夾具間初始距離為2 cm, 負(fù)載1 kN, 拉伸速率為100 mm/min, 勻速拉至凝膠斷裂, 根據(jù)t時(shí)刻的拉伸率λ和應(yīng)力σ, 用橡膠彈性理論公式中的新胡克方程計(jì)算凝膠小形變時(shí)(λ=2)的有效交聯(lián)密度ν0[20,22,26]:σ=ν0kT[λ-(1/λ2)], 式中:σ為對(duì)應(yīng)的應(yīng)力;k為波茲曼常數(shù);T為拉伸時(shí)的室溫.

有效交聯(lián)點(diǎn)的數(shù)均分子量Mc根據(jù)Mc=ρNA/ν0計(jì)算[20,22,26], 式中:ρ為樣品的密度, 由于假設(shè)拉伸前后體積不變, 因此密度也不變;NA是阿伏伽德羅常數(shù).

2　結(jié)果與討論

2.1紅外光譜表征

Fig.1　 FTIR spectra of AEO-n-m(a—c) and AEO-AC-n-m(d—f)a. AEO-13-5; b. AEO-10-5; c. AEO-13-10; d. AEO-AC-13-5; e. AEO-AC-10-5; f. AEO-AC-13-10.

Fig.2　Changes in optical transmittances as a function of R for dispersion systems of AEO-AC-n-m and SDSa. AEO-AC-13-5; b. AEO-AC-10-5; c. AEO-AC-13-10.

2.2透明性

當(dāng)疏水締合微區(qū)的尺寸足夠大時(shí), 分散體系的濁度可以直接體現(xiàn)表面活性劑與疏水單體的聚集行為[26]. SDS對(duì)締合微區(qū)的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面, 由于電荷互相排斥可形成穩(wěn)定的SDS膠束, 增溶疏水單體, 構(gòu)筑有效的疏水締合微區(qū), 增加表觀交聯(lián)密度; 另一方面, SDS過(guò)量會(huì)導(dǎo)致每個(gè)SDS膠束中的疏水單體數(shù)目降低, 疏水締合微區(qū)強(qiáng)度下降. 為了考察SDS對(duì)直鏈型凝膠與支鏈型凝膠中疏水締合微區(qū)的影響, 圖2給出AEO-AC-n-m與SDS的水分散體系的透過(guò)率測(cè)試結(jié)果.R為SDS與AEO-AC-n-m的摩爾比. 當(dāng)R=0時(shí), 體系中不含SDS, 圖2曲線a對(duì)應(yīng)的透過(guò)率僅為1.0%, 圖2曲線b的透過(guò)率為7.6%, 圖2曲線c的透過(guò)率為44.7%, 疏水單體本身水溶性較低, 只能在機(jī)械攪拌下以單個(gè)或幾個(gè)分子聚集的形式不均勻地分散在水中, 未形成有效疏水締合微區(qū). 當(dāng)R=0.1時(shí), 體系中存在少量SDS, 疏水單體在SDS的協(xié)助下開始聚集, 形成尺寸較大、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 不穩(wěn)定的疏水締合微區(qū), 這種不均勻的聚集行為使分散體系的透明度降至最低. SDS在50 ℃時(shí)的最低臨界膠束濃度為9.2×10-6mol/mL(R=0.65). 因此當(dāng)R≥0.65時(shí), SDS分子在水中形成穩(wěn)定的SDS膠束, 增溶疏水單體; 當(dāng)R≤0.65時(shí), 尚未達(dá)到SDS自膠束形成條件, 圖2曲線b和c的透過(guò)率卻超過(guò)90%, 說(shuō)明此時(shí)2種支鏈型疏水單體與SDS以共膠束的形式均勻分散在體系中. 直鏈型單體AEO-AC-13-5與SDS的疏水部分結(jié)構(gòu)相近, 空間位阻低, 較易聚集進(jìn)入SDS膠束當(dāng)中, 且它的疏水端為長(zhǎng)直鏈, 疏水締合強(qiáng)度高, 在水中形成了尺寸最大的疏水締合微區(qū), 因此當(dāng)R≤3.0時(shí), 圖2曲線a的透過(guò)率低于90%. 而SDS過(guò)量時(shí), 分配到每個(gè)SDS膠束中的疏水單體數(shù)目下降, 疏水締合微區(qū)尺寸下降, 締合強(qiáng)度下降, 直至R≥3.0, 圖2曲線a的透過(guò)率超過(guò)90%. 因此, 為獲取具有一定機(jī)械強(qiáng)度的凝膠, 并且降低SDS的離子效應(yīng)對(duì)凝膠在水中溶脹壽命的影響, 選取R=1.0.

2.3溶脹性能

由于疏水締合凝膠的疏水締合微區(qū)中存在締合-解締合的動(dòng)態(tài)平衡, 因此這種物理締合水凝膠的溶脹行為與傳統(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)凝膠明顯不同. 凝膠浸泡于純水中時(shí), 由于凝膠和純水之間具有滲透壓, 凝膠中游離的SDS向水中擴(kuò)散, 而水分子進(jìn)入凝膠. 水分子首先解開鏈段間的纏結(jié)作用, 親水鏈段舒展, 凝膠網(wǎng)絡(luò)孔隙增大. 在一些弱締合點(diǎn)中, 疏水締合作用力弱的疏水鏈被抽出. 在溶脹初期, 凝膠膨脹倍數(shù)較低, 這些被抽出的疏水鏈相互碰撞形成新的疏水締合點(diǎn), 但若凝膠溶脹倍數(shù)過(guò)大, 它們的碰撞概率降低, 傾向于自己蜷縮, 于是疏水締合微區(qū)的強(qiáng)度減弱, 數(shù)目也下降. 當(dāng)剩余的疏水締合點(diǎn)不足以支撐凝膠網(wǎng)絡(luò), 凝膠“溶解”在水中. 3種凝膠的溶脹行為及相應(yīng)拉伸性能如圖3所示. 可以看出, 長(zhǎng)直鏈型AEO-AC-13-5-AM凝膠拉伸強(qiáng)度最好, 水中壽命最長(zhǎng):AEO-AC-13-5的疏水端為長(zhǎng)直鏈, 空間位阻較小, 結(jié)合緊密, 不易從疏水締合點(diǎn)中抽出, 疏水締合作用最強(qiáng). 短支鏈型AEO-AC-10-5-AM 凝膠在水中壽命最短, 拉伸強(qiáng)度居中:AEO-AC-10-5的親水端PEG鏈與AEO-AC-13-5相同, 但其疏水端的短支碳鏈締合強(qiáng)度最弱, 支化鏈段易從疏水締合點(diǎn)中抽出, 凝膠在拉伸過(guò)程中由于體積不變, 抽出的短支碳鏈易重新組成新的締合微區(qū), 從而分散集中應(yīng)力、 代謝能量; 而凝膠溶脹時(shí), 體積逐漸增大, 抽出的短支碳鏈不易重組, 疏水微區(qū)強(qiáng)度降低, 凝膠溶解. AEO-AC-13-10-AM由于PEG鏈最長(zhǎng), 在水中溶脹倍數(shù)最大, 可見, 通過(guò)對(duì)疏水單體疏水端結(jié)構(gòu)與親水端PEG鏈長(zhǎng)度的調(diào)節(jié), 在不使用化學(xué)交聯(lián)劑的情況下, 可對(duì)凝膠的溶脹時(shí)間和溶脹度進(jìn)行調(diào)控.

Fig.3　Strain-strain curves(A) of AEO-AC-n-m-AM, swelling rations(B) and gel losses(C) for AEO-AC-n-m-AM a. AEO-AC-13-5-AM; b. AEO-AC-10-5-AM; c. AEO-AC-13-10-AM.

2.4凝膠的拉伸性能

Fig.4　Stress-strain curves of AEO-AC-n-m-AM gels(A) a1. AEO-AC-13-5-AM(1%), a2. AEO-AC-13-5-AM(2%), a3. AEO-AC-13-5-AM(3%), a4. AEO-AC-13-5-AM(4%), a5. AEO-AC-13-5-AM(5%); (B) b1. AEO-AC-10-5-AM(1%), b2. AEO-AC-10-5-AM(2%), b3. AEO-AC-10-5-AM(3%), b4. AEO-AC-10-5-AM(4%), b5. AEO-AC-10-5-AM(5%); (C) c1. AEO-AC-13-10-AM(1%), c2. AEO-AC-13-10-AM(2%), c3. AEO-AC-13-10-AM(3%), c4. AEO-AC-13-10-AM(4%), c5. AEO-AC-13-10-AM(5%).

凝膠的斷裂伸長(zhǎng)率示于圖4. 部分力學(xué)性能數(shù)據(jù)列于表1. 由圖4及表1可見, 長(zhǎng)直鏈型AEO-AC-13-5-AM凝膠的機(jī)械強(qiáng)度最強(qiáng), 最大斷裂應(yīng)力達(dá)248.86 kPa(曲線a4), 而短支鏈型AEO-AC-10-5-AM凝膠最大斷裂應(yīng)力為58.63 kPa(曲線b3), 長(zhǎng)支鏈型AEO-AC-13-10-AM凝膠的最大斷裂應(yīng)力為51.81(曲線c5). 保持R值恒定, 增加疏水單體的量, SDS的量也相應(yīng)增加, 理論上單個(gè)疏水締合微區(qū)的強(qiáng)度不變, 疏水締合微區(qū)數(shù)目增加, 有效交聯(lián)密度ν0增加, 交聯(lián)點(diǎn)之間的分子量Mc降低, 則最大斷裂應(yīng)力σmax上升, 最大斷裂伸長(zhǎng)率λmax隨之下降, 宏觀上體現(xiàn)為凝膠機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)、 黏性降低. 對(duì)于PEG鏈較短的AEO-AC-13-5-AM凝膠與AEO-AC-10-5-AM凝膠, 其凝膠機(jī)械性能最強(qiáng)值并不出現(xiàn)在疏水單體含量最多的測(cè)試樣中, 而是出現(xiàn)在AEO-AC-13-5-AM(4%)和AEO-AC-10-5-AM(3%)凝膠中. 說(shuō)明在水溶液中, 短PEG鏈的疏水單體并不能無(wú)限地均一地增溶進(jìn)SDS膠束球中. 疏水單體濃度增大, 容易發(fā)生并聚, SDS膠束不再均攤?cè)渴杷畣误w, 疏水締合微區(qū)總數(shù)減少且不均一,ν0減少,Mc上升,σmax下降,λmax上升, 凝膠強(qiáng)度減弱, 黏性增加. 單體中的親水端PEG對(duì)凝膠的機(jī)械強(qiáng)度的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面, 協(xié)同疏水單體與SDS形成共膠束; 另一方面, PEG鏈過(guò)長(zhǎng), 會(huì)削弱凝膠的強(qiáng)度[16,19,20]. PEG鏈長(zhǎng)的AEO-AC-13-10-AM 凝膠在單體濃度低時(shí), 機(jī)械性能偏弱(圖4曲線c1,c2), 歸因于后一方面因素; 但凝膠的機(jī)械強(qiáng)度隨著單體含量提高而顯著提高(圖4曲線c3～c5), 得益于前一方面影響.

Table 1　Mechanical properties of AEO-AC-n-m-AM gels

a.σmaxis Maximum broken stress;b.λmaxis the elongation at broken;c.σis the stress when gel was stretched to 100%(λ=2.0).

綜上所述, 本文制備了一系列環(huán)境友好型的疏水締合水凝膠AEO-AC-n-m-AM凝膠(n,m=13, 5; 10, 5; 13, 10), 研究了疏水單體結(jié)構(gòu)對(duì)凝膠拉伸強(qiáng)度和溶脹行為的影響. 長(zhǎng)直鏈型AEO-AC-13-5-AM凝膠拉伸性能較強(qiáng), 并且在純水中壽命長(zhǎng)達(dá)160 d, 可視為“類永久”凝膠; 支鏈型AEO-AC-10-5-AM與AEO-AC-13-10-AM凝膠拉伸性能較弱, 在水中可以迅速溶解. 含長(zhǎng)PEG鏈的AEO-AC-13-10-AM凝膠溶脹倍數(shù)最大. 支鏈和直鏈型疏水締合水凝膠的宏觀性能(拉伸強(qiáng)度、 凝膠壽命、 溶脹程度)及微觀網(wǎng)絡(luò)參數(shù)(有效交聯(lián)密度ν0, 有效交聯(lián)點(diǎn)間的分子量Mc)都與疏水端、 親水端的化學(xué)結(jié)構(gòu)、 疏水締合微區(qū)強(qiáng)度和數(shù)目密切相關(guān), 這為將來(lái)疏水締合水凝膠的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究開辟了新的思路.

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(Ed.:W, Z)

Mechanical Strength and Swelling Behavior of Fatty Alcohol Polyoxyethylene Acrylate Hydrophobic Associated Hydrogels?

GAO Tingting, LI Zhiying, GAO Ge*, LIU Fengqi*

(College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130021, China)

We designed a series of hydrophobic hydrogels(HA-gels) through micellar copolymerization with acrylamide(AM) as hydrophilic monomer, a little amount of fatty alcohol polyoxyethylene acrylate(AEO-AC-n-m:nis the amount of carbon chain,mis the amount of PEG chain,n,m=10, 5; 13, 5; 13, 10) as hydrophobic monomer, and potassium thiosulfate(KPS) as initiator in sodium dodecyl sulfate(SDS) aqueous solution. The “straight HA-gels” prepared by AEO-AC-13-5 with straight carbon chain, possess uniform network structure and higher mechanical properties and can maintain their shapes in still water for 180 d. Conversely, the “branched HA-gels” synthesized by AEO-AC-10-5, AEO-AC-13-10 with various branched carbon chains, show relatively weak mechanical properties and degrade in water within 60 d. More specifically, the maximum broken stress of straight HA-gels is almost 4—5 times higher than branched HA-gels under the same constraints. On the basis of the neo-Hookean equation of the rubber elastic theory, the effective network chain densityν0and the molecular weight of the chain length between cross-linking pointsMcwere evaluated for straight and branched HA-gels.

Hydrophobic associated hydrogel; Network structure; Mechanical property; Swelling behavior; Acrylamide; Fatty alcohol polyoxyethylene; Acrylate

10.7503/cjcu20160115

2016-02-28. 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2016-08-26.

國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):21174053)資助.

O631; TB324

A

聯(lián)系人簡(jiǎn)介:高歌, 男, 博士, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事高分子研究. E-mail:gaoge@jlu.edu.cn

劉鳳岐, 男, 博士, 教授, 博士生導(dǎo)師, 主要從事高分子凝聚態(tài)物理和功能材料研究. E-mail:liufengqi@jlu.edu.cn

? Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21174053).