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水凝胶作为一种功能高分子材料,由于具有高吸水性、良好的生物相容性和刺激响应能力,被广泛应用于生物组织工程、药物控制释放、废水处理、化学机械器件、生活用品等领域。传统水凝胶响应速率慢、易碎等缺点严重限制了水凝胶的应用范围。因此提高水凝胶的响应速率和力学性能成为该领域的研究热点。本文以N-异丙基丙烯酰胺基水凝胶为主要研究对象,采用不同的改性手段,通过添加无机粒子、加入制孔剂、引进互穿网络结构等方式,分别合成出纳米复合凝胶、多孔结构水凝胶和互穿网络水凝胶,研究了新型水凝胶的溶胀性能和力学性能等。本论文主要研究内容如下:1.采用自由基溶液聚合法,将带C=C的笼型倍半硅氧烷(MAPOSS)加入N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)单体中,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)充当交联剂的作用,制备POSS改性P(NIPAM-co-PEGDA)的纳米复合水凝胶。水凝胶的压缩强度随MAPOSS和PEGDA的增加而显著提升,当体系中MAPOSS和PEGDA的含量达到最大时,水凝胶的压缩强度达到368.32 kPa,这主要是因为MAPOSS固有的刚性笼型结构增加了聚合物分子链的硬度,PEGDA的增多能够提高体系的交联密度。此外,MAPOSS的增加和PEGDA的减少均能提升水凝胶的退溶胀率,当体系中MAPOSS含量最多、PEGDA含量最少时,水凝胶在30min内的失水率为60.7%,退溶胀速率最快。2.以聚乙二醇(PEG)为制孔剂,加入到经过无机粒子改性的P(NIPAM-coMAPOSS)水凝胶中,考察制孔剂对多孔结构水凝胶的影响。不含PEG的水凝胶几乎看不出孔洞结构;当PEG含量达到0.3g时,水凝胶的孔结构十分明显。PEG的加入有助于孔洞的产生,而且平均孔径随PEG含量的增加而增大。随着PEG的增加,水凝胶的压缩模量呈现先增大后减小的趋势,当PEG含量为0.1g时,水凝胶的力学性能最好。水凝胶的退溶胀率随PEG含量的增加而增大,这是因为除去的制孔剂为水分子的散失提供了通道,使水凝胶的退溶胀率明显提高。以5-氟尿嘧啶(5-FU)为模型药物的缓释实验表明,可以通过调整PEG的含量,控制水凝胶对药物的释放。3.通过化学交联反应和互穿网络技术,将聚乙烯吡络烷酮(PVP)引入到P(NIPAM-co-AA)水凝胶网络结构中,制备出具有温度/pH双重敏感性的P(NIPAM-co-AA)/PVP互穿网络结构水凝胶。红外光谱图和差示扫描图像证明了水凝胶中互穿网络结构的形成。与未加入PVP的水凝胶相比,PVP含量为0.1g时水凝胶的熔融温度有了小幅度提高,达到215°C。当水凝胶应变为20%时,未加入PVP的水凝胶的压缩模量为0.24 MPa,而PVP含量为0.1g的水凝胶的压缩模量提高到0.36 MPa,证明了互穿网络结构的形成有助于提高水凝胶的力学性能。以5-FU为模型药物,PVP含量为0.1g的水凝胶的持续释药时间达到9小时以上,累积释药率达到84.5%。