新疆大学：《精细化学品化学》课程教学资源（实验指导）水凝胶的合成、性能及应用（主讲：徐世美）

精细化学品综合实验 水疑胶的合成、性能及应用 新疆大学化学化工学院应用化学教研室 徐世美 2015-09-07

新疆大学化学化工学院应用化学教研室 2015-09-07 徐世美 精细化学品综合实验 水凝胶的合成、性能及应用

水凝胶基本性质 高吸水 4种色。品制透。永不褪色 0 吸水珠发泡3小时后 高保水 10■ 8h出北柱北

水凝胶基本性质 高吸水 高保水

水凝胶应用 而破英剂 卫生用品 农林园艺 隐形眼睛 Ces乐ia 保湿 人工组织 出h出进H柱

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小 水凝胶结构 Hydrogel 水凝胶的三维网络结构 8h监北柱拉

水凝胶结构 水凝胶的三维网络结构 Hydrogel

水凝胶合成 日时#出 丙烯酸交联聚合 引发剂 CH,=CH +CH2=CH一R-CH=CH2 COOH wwwCH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CHww NaOH COOH COOH wwwCH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH w COONa COONa www CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH w COOH R COOH R wwwwCH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CHww COONa COONa 出h甜进H柱

CH2 CH COOH + CH2 CH R CH CH2 引发剂 CH2 CH COOH CH2 CH R CH2 CH CH2 CH CH2 CH COOH CH2 CH R CH2 CH CH2 CH NaOH COONa COONa CH2 CH COOH CH2 CH R CH2 CH CH2 CH CH2 CH COOH CH2 CH R CH2 CH CH2 CH COONa COONa 丙烯酸交联聚合 水凝胶合成

水凝胶合成 淀粉接枝丙烯基单体ioi+cs(v)y 一（淀粉）Ce(V) 淀粉 (淀粉)Ce(v) +ce(W)+Ht+· o+H,= CH 一→（淀粉）七CH2一 CH-7. CN (淀粉)七CL,一C1].一 NaOH CN (淀粉)七C2一 S.七C2- CH; COONa HO CH-OH Ce .HO c-101 -H

淀粉接枝丙烯基单体 水凝胶合成

水凝胶合成 聚丙烯酸交联 COOH COOH M COOH COOH 出h出进H柱

聚丙烯酸交联 COOH COOH M COOH COOH 水凝胶合成

水凝胶性能测试 1)溶胀度及含水量的测定 准确称取0.05g干燥的吸水剂(80-100目)，置于100ml去离子水 (或100ml0.9%NaCl溶液)中，待溶张至吸水饱和后，将剩余的水 滤去，再称吸水后吸水剂的重量。 凝胶在水中或盐水中的溶胀度Q(gg）。 Q=(m2-m1）/m1 式中：m2为样品吸液平衡后的质量(g)；m1为干燥样品的质量(g)； 凝胶中的含水量W(%) W=(m2-m1)/m2*100% 式中：m2为样品吸液平衡后的质量(g)；m1为干燥样品的质量(g)〉

水凝胶性能测试 1）溶胀度及含水量的测定 准确称取0.05 g干燥的吸水剂(80-100目），置于100 ml去离子水 (或100 ml0.9%NaCl溶液)中，待溶胀至吸水饱和后，将剩余的水 滤去，再称吸水后吸水剂的重量。 凝胶在水中或盐水中的溶胀度Q（g/g）。 Q =（m2 - m1）/ m1 式中：m2 为样品吸液平衡后的质量(g)；m1为干燥样品的质量(g)； 凝胶中的含水量W（%） W =（m2 - m1）/ m2*100% 式中：m2 为样品吸液平衡后的质量(g)；m1为干燥样品的质量(g)

水凝胶性能测试 2)保水率的测定 称取一定量充分吸水的树脂凝胶放入恒温烘箱中，室温下 干燥，测定不同时间凝胶的质量。 保水率B(%): B=(m1/m2）*100% 式中m1为定时失水后凝胶的质量，g,m2为充分吸水后凝 胶的质量，g。 出h甜进H柱

水凝胶性能测试 2）保水率的测定 称取一定量充分吸水的树脂凝胶放入恒温烘箱中, 室温下 干燥, 测定不同时间凝胶的质量。 保水率B（%）: B =（m1/m2）*100% 式中m1 为定时失水后凝胶的质量, g; m2 为充分吸水后凝 胶的质量, g

水凝胶性能测试 3)凝胶强度测试 将水凝胶制作成相同大小的圆柱形（④20mm×10mm),在常温(25C)下， 用万能电子力学测试仪进行凝胶压缩性能的测试，样品平行测定3次，将平均 值作为凝胶最终的强度(kPa)。 将溶胀平衡的凝胶切成长×宽×高为10mm×10mm×5mm的小块，在自 制的凝胶强度测定器上测定凝胶强度。将凝胶薄片放在测定器平台上，加上 已知质量的盖板，依次加载一定质量的砝码使其被压缩。凝胶的压缩强度 P(kPa): P=F/A 式中F为凝胶破碎时所承受的力(kN);A为凝胶压缩前的面积（2)

水凝胶性能测试 3）凝胶强度测试 将水凝胶制作成相同大小的圆柱形(Φ20 mm × 10 mm)，在常温(25oC)下， 用万能电子力学测试仪进行凝胶压缩性能的测试，样品平行测定3次，将平均 值作为凝胶最终的强度(kPa)。 将溶胀平衡的凝胶切成长×宽×高为10 mm×10 mm×5 mm的小块，在自 制的凝胶强度测定器上测定凝胶强度。将凝胶薄片放在测定器平台上，加上 已知质量的盖板，依次加载一定质量的砝码使其被压缩。凝胶的压缩强度 P(kPa)： P=F/A 式中F 为凝胶破碎时所承受的力（kN）; A为凝胶压缩前的面积（m2）