昆明理工大學(xué)助研項(xiàng)目.

1、水凝膠微球的制備與表征水凝膠微球的制備與表征小組負(fù)責(zé)人：吳易梅小組負(fù)責(zé)人：吳易梅小組成員：楊海波、胡向明小組成員：楊海波、胡向明 黃福山、孫景陽黃福山、孫景陽 指導(dǎo)老師：蘇紅瑩老師指導(dǎo)老師：蘇紅瑩老師 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 前期準(zhǔn)備1 實(shí)驗(yàn)安排2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)34目目 錄錄一、水凝膠定義一、水凝膠定義 水凝膠（水凝膠（Hydrogel）是一類具有親水基團(tuán)，能被水溶）是一類具有親水基團(tuán)，能被水溶脹但不溶于水的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物。脹但不溶于水的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物。前期準(zhǔn)備二、水凝膠的性能特點(diǎn)二、水凝膠的性能特點(diǎn)前期準(zhǔn)備1、水溶脹性，交聯(lián)聚合物、水溶脹性，交聯(lián)聚合物2、親水性，可吸水達(dá)自身重量的數(shù)千倍、

2、親水性，可吸水達(dá)自身重量的數(shù)千倍3、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在水中不溶解、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在水中不溶解4、能夠感知外界微小刺激（智能水凝膠）、能夠感知外界微小刺激（智能水凝膠）三、水凝膠的分類三、水凝膠的分類前期準(zhǔn)備1、根據(jù)水凝膠網(wǎng)絡(luò)鍵合的不同，可分為物理凝、根據(jù)水凝膠網(wǎng)絡(luò)鍵合的不同，可分為物理凝膠和化學(xué)凝膠膠和化學(xué)凝膠2、根據(jù)水凝膠對(duì)外界刺激的響應(yīng)情況可分為傳、根據(jù)水凝膠對(duì)外界刺激的響應(yīng)情況可分為傳統(tǒng)水凝膠和環(huán)境敏感水凝膠兩大類統(tǒng)水凝膠和環(huán)境敏感水凝膠兩大類3、根據(jù)合成材料的不同，水凝膠又分為合成高、根據(jù)合成材料的不同，水凝膠又分為合成高分子水水凝膠和天然高分子水凝膠分子水水凝膠和天然高分子水凝膠4、根

3、據(jù)水凝膠的尺寸，可以分為有宏觀凝膠與、根據(jù)水凝膠的尺寸，可以分為有宏觀凝膠與微觀凝膠（微球）微觀凝膠（微球）四、水凝膠的應(yīng)用四、水凝膠的應(yīng)用前期準(zhǔn)備1、日用品：女衛(wèi)生巾、尿布、生理衛(wèi)生用品、日用品：女衛(wèi)生巾、尿布、生理衛(wèi)生用品、香料載體香料載體2、工業(yè)用品：水分離、廢水處理、空氣過濾、工業(yè)用品：水分離、廢水處理、空氣過濾、包裝材料包裝材料3、農(nóng)業(yè)、土建：在農(nóng)用薄膜、農(nóng)業(yè)園藝用保水、農(nóng)業(yè)、土建：在農(nóng)用薄膜、農(nóng)業(yè)園藝用保水材料、污泥固化材料、污泥固化4、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：燒傷涂敷物、移植、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：燒傷涂敷物、移植、 隱型隱型眼鏡、生物分子、細(xì)胞的固定化眼鏡、生物分子、細(xì)胞的固定化五、水凝膠微球的

4、制備方法五、水凝膠微球的制備方法前期準(zhǔn)備1、利用高分子間的相互作用，通過物理組用力、利用高分子間的相互作用，通過物理組用力“自組裝自組裝”形成納米水凝膠；形成納米水凝膠；2、通過單體聚合合成納米水凝膠，聚合過程可以在均相、通過單體聚合合成納米水凝膠，聚合過程可以在均相體系中進(jìn)行，也可以在具有納米尺寸的異相環(huán)境中進(jìn)行；體系中進(jìn)行，也可以在具有納米尺寸的異相環(huán)境中進(jìn)行；3、通過高分子間的化學(xué)交聯(lián)形成納米凝膠；、通過高分子間的化學(xué)交聯(lián)形成納米凝膠；4、利用納米材料加工方法，如、利用納米材料加工方法，如“平板印刷術(shù)平板印刷術(shù)”或或“微流微流體體”等技術(shù)來制備納米水凝膠。等技術(shù)來制備納米水凝膠。反相微乳

5、液法制備微球反相微乳液法制備微球反相微乳液法（Reversed-phase microemulsion method），通過尋找一種或多種微乳液的配制方法來合成出不同尺寸和形狀的粒子，從而得到所需性質(zhì)的相關(guān)材料的一種材料制備方法。反相微乳液聚合往往使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10%的表面活性劑,無論對(duì)微乳液的制備還是其穩(wěn)定性來說，表面活性劑都起著重要的作用，所以在后面的試驗(yàn)中探索用不同的表面活性劑來制水凝膠微球尤為關(guān)鍵。材料基礎(chǔ)材料基礎(chǔ)：葡聚糖天然高分子：葡聚糖天然高分子交聯(lián)方式交聯(lián)方式：反相微乳液：反相微乳液 + 化學(xué)交聯(lián)化學(xué)交聯(lián)可控因素可控因素：交聯(lián)劑結(jié)構(gòu)、交聯(lián)程度、微乳液的：交聯(lián)劑結(jié)構(gòu)、交聯(lián)程度、微

6、乳液的公構(gòu)成等公構(gòu)成等周周一一三丶五三丶五二二四四下午（下午（1：30開始）開始）吳易梅、胡向明吳易梅、胡向明下午（下午（1:30開始）楊海波、開始）楊海波、黃福山、孫景陽黃福山、孫景陽單周下午（單周下午（1:30開始）開始） 吳易梅、胡向明吳易梅、胡向明下午（下午（4:30開始）開始）吳易梅、胡向明吳易梅、胡向明實(shí)驗(yàn)安排實(shí)驗(yàn)安排實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及結(jié)果實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及結(jié)果一、氧化葡聚糖的制備及表征一、氧化葡聚糖的制備及表征 方法：采用高碘酸鈉氧化的方法對(duì)葡聚糖進(jìn)行氧化，制備分子鏈上具有 多個(gè)醛基的葡聚糖衍生物，其反應(yīng)方程式如圖所示。氧化葡聚糖的表征氧化葡聚糖的表征 葡聚糖及氧化葡聚糖的紅外光譜圖（葡聚糖及氧

7、化葡聚糖的紅外光譜圖（1：氧化葡聚糖；：氧化葡聚糖；2：葡聚糖：葡聚糖） 由紅外圖譜可知氧化葡聚糖紅外圖譜上在1731.88 處有一峰，此峰為醛基上的-C=O-伸縮振動(dòng)峰，而在葡聚糖的紅外圖譜上無此峰，說明葡聚糖經(jīng)氧化其分子上的羥基變成了醛基，葡聚糖變成了氧化葡聚糖；另外從圖譜上還可以看出，氧化葡聚糖除上述醛基上的-C=O-伸縮振動(dòng)峰外，其他的峰基本與葡聚糖的紅外吸收峰一致，說明葡聚糖分子上的羥基部分變成了醛基。二、氧化葡聚糖醛基的滴定二、氧化葡聚糖醛基的滴定實(shí)驗(yàn)中采用鹽酸羥胺滴定的方法對(duì)制備的氧化葡聚糖醛基進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中采用鹽酸羥胺滴定的方法對(duì)制備的氧化葡聚糖醛基進(jìn)行滴定，其原理如下所示：滴定，

8、其原理如下所示： 配制標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液配制標(biāo)準(zhǔn)氫氧化鈉溶液 酚酞指示劑的配制酚酞指示劑的配制 用用堿式滴定管標(biāo)定配制的氫氧化鈉溶液堿式滴定管標(biāo)定配制的氫氧化鈉溶液 配制甲基橙指配制甲基橙指示劑示劑 氧化葡聚糖醛基測定氧化葡聚糖醛基測定三、葡聚糖水凝膠的制備三、葡聚糖水凝膠的制備 葡聚糖水凝膠的制備采用還原胺化反應(yīng)進(jìn)行，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 交聯(lián)葡聚糖的制備（失?。┙宦?lián)葡聚糖的制備（失敗） 交聯(lián)葡聚糖的制備（成功）交聯(lián)葡聚糖的制備（成功） 葡聚糖水凝膠的表征氧化葡聚糖交聯(lián)前（1）后（2）的紅外光圖譜由紅外圖譜可知氧化葡聚糖紅外圖譜上在1731.88處所示的醛基上的-C=O-伸縮振

9、動(dòng)峰消失，表示氧化葡聚糖上的醛基和乙二胺上的氨基反應(yīng)生成亞氨基。葡聚糖凝膠上沒有醛基，全部與乙二胺反應(yīng)紅外圖譜紅外圖譜四、反相微乳液法制備葡聚糖水凝膠微乳球四、反相微乳液法制備葡聚糖水凝膠微乳球制備方法：制備方法：1、以span 80為表面活性劑，乙二胺為交聯(lián)劑，以環(huán)己烷和氧化葡聚糖為原料制取水凝膠微球。稱取0.75g span 80 攪拌 加8ml環(huán)己烷 攪拌 1ml氧化葡聚糖 攪拌 8l乙二胺 形成淡橘黃色微球溶液 用乙醇洗去微球表面的活性劑加水稀釋后在顯微鏡下觀察微球2、以span 80為表面活性劑，賴氨酸為交聯(lián)劑，以環(huán)己烷和氧化葡聚糖為原料制取水凝膠微球。稱取0.75g span 80

10、 攪拌 加8ml環(huán)己烷 攪拌 0.5ml氧化葡聚糖 攪拌 60l賴氨酸 形成淡橘黃色微球溶液 用乙醇洗去微球表面的活性劑加水稀釋后在顯微鏡下觀察微球3、以span 80和TWEEN 80為表面活性劑，賴氨酸為交聯(lián)劑，以環(huán)己烷和氧化葡聚糖為原料制取水凝膠微球。稱取0.75g span 80和0.088gTWEEN,并以200l正乙醇穩(wěn)定微乳液 攪拌 加8ml環(huán)己烷 攪拌 0.5ml氧化葡聚糖 攪拌 60l賴氨酸 形成淡橘黃色微球溶液 用乙醇洗去微球表面的活性劑 加水稀釋后在顯微鏡下觀察微球?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象第一天第一天第二天第二天（放大300倍）（放大400倍）葡聚糖水凝膠光學(xué)顯微鏡圖片（僅用葡聚

11、糖水凝膠光學(xué)顯微鏡圖片（僅用Span80作為表面活性）作為表面活性）從圖中可以看出獲得的水凝膠具有球形結(jié)構(gòu)，且尺寸分布比較均勻。從圖中可以看出獲得的水凝膠具有球形結(jié)構(gòu)，且尺寸分布比較均勻。葡聚糖水凝膠的掃描電子顯微鏡圖片葡聚糖水凝膠的掃描電子顯微鏡圖片表面活性劑：表面活性劑：Span 80 + Tween 80葡聚糖水凝膠的掃描電子顯微鏡圖片葡聚糖水凝膠的掃描電子顯微鏡圖片表面活性劑：表面活性劑：Span 80從圖中可以看出獲得的水凝膠具有球從圖中可以看出獲得的水凝膠具有球形結(jié)構(gòu)，且尺寸在形結(jié)構(gòu)，且尺寸在40微米左右。微米左右。從圖中可以看出該反應(yīng)條件獲得的水從圖中可以看出該反應(yīng)條件獲得的水凝膠也具有球形結(jié)構(gòu)，且出現(xiàn)了很多凝膠也具有球形結(jié)構(gòu)，且出現(xiàn)了很多尺寸在尺寸在1-5微米的微球微米的微球五、總結(jié)五、總結(jié)1，對(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié) 該課題圍繞天然多糖基水凝膠微球的制備方法和條件開展，目前已完成氧化葡聚糖的制備和表征、確定了化學(xué)交聯(lián)的反應(yīng)條件；并進(jìn)一步通過反相微乳液法制備了尺寸均勻的水凝膠微球，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展較順利。2，對(duì)本次參與項(xiàng)目的體會(huì)和感悟 我們在