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水凝胶的基础知识与力学性能检验

发布时间:2023/1/26 15:20:37   
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水凝胶作为高分子材料检测领域中的产品,凭借着良好的生物相容性、物化性能、高吸水性、高保水性等特质,正逐渐被组织工程、生物医药、软电子等行业开发应用,尤其是在生物医药材料方面,水凝胶作为药物载体、组织粘合剂、伤口辅料等得到了良好的应用。

一、什么是水凝胶

水凝胶是以水为分散介质的凝胶,是网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基,亲水残基与水分子结合,将水分子连接在网状内部,而疏水残基遇水膨胀的一种交联聚合物。作为一种具有三维高分子网络结构的材料,水凝胶性质柔软,但能保持一定的形状且能吸收大量的水。

二、水凝胶的应用和分类

凭借着高吸水、高保水的材料特性,水凝胶被广泛用于多种领域,如干旱地区的抗旱,化妆品中的面膜,医学临床的退热贴、镇痛贴,建筑中的结露防止剂、调湿剂,石油化工中的堵水调剂、原油或成品油的脱水剂,矿业中的抑尘剂,食品中的保鲜剂、增稠剂,医疗中的药物载体,农业中的农用薄膜等。但值得注意的是,不同的应用领域应该选用不同的高分子原料以满足不同的应用需求,根据不同的分类标准,水凝胶可分为以下类型:

1、网络键合

根据网络键合的不同,水凝胶可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力,如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的,这种凝胶是非永久性的,经过加热凝胶可转变为溶液,所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶;而化学凝胶则是由化学键交联形成的三维网络聚合物,是永久性的,又称为真凝胶。

2、折叠大小形状

根据大小形状的不同,水凝胶有宏观凝胶与微观凝胶(微球)之分,根据形状的不同,宏观凝胶又可分为柱状、多孔海绵状、纤维状、膜状、球状等;微观凝胶(微球)也有微米级及纳米级之分。

3、外界刺激

根据对外界刺激的响应情况,水凝胶可分为传统的水凝胶和环境敏感的水凝胶两大类。传统的水凝胶对环境的变化如温度或pH等的变化不敏感;而环境敏感的水凝胶则是一种自身能感知外界环境(如温度、pH、光、电、压力等)微小的变化或刺激,并能产生相应的物理结构和化学性质变化以至突变的一类高分子凝胶。

4、合成材料

根据合成材料的不同,水凝胶又分为合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。天然高分子水凝胶由于具有更好的生物相容性、对环境的敏感性以及丰富的来源和低廉的价格,正在引起越来越多的

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