胶体化学第四章凝胶.ppt

ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝第四章第四章 凝胶凝胶§1 概述 §2  凝胶的形成§3  凝胶的结构§4 胶凝作用及其影响因素§5 凝胶的性质§6 凝胶中的扩散和化学反应§7 几种主要的凝胶2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝§1 概述概述一、凝胶及其通性1．什么是凝胶        高分子溶液或溶胶，在适当条件下，如增大浓度，其粘度逐渐增大，使高分子溶质或胶体粒子相互连接，形成空间网状结构，而溶剂小分子充满在网架的空隙中，使整个体系变成一种外观均匀，失去流动性并保持一定形态的弹性半固体，这种弹性半固体称为凝胶(gel)这种凝胶化的过程称为胶凝 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1．什么是凝胶        由此可见，凝胶是一种特殊的分散系统，是胶体的一种存在形式，在日常生活中，凝胶状态也相当普遍        例如，豆浆是流体，加入电解质，如卤水、硫酸钙等，变成豆腐，即是凝胶        又如，水玻璃是硅酸盐水溶液，加入适量的酸后即胶凝成硅胶        人体内的肌肉、皮肤、细胞膜、血管壁以及毛发、指甲、软骨等都可看作是凝胶。

 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1．什么是凝胶        在网状结构中，介质被包围在网眼中间，不能自由流动，因而形成半固体由于构成网架的高分子化合物或线性胶粒仍具有一定的柔顺性，所以整个凝胶也具有一定的弹性 形成凝胶的原因是：        所有新形成的凝胶都含有大量液体，当所含液体为水时称为水凝胶(hydrogel)水凝胶脱水后成为干胶(xerogel) 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、凝胶及其通性一、凝胶及其通性2．凝胶的通性         ⑴ 从结构上看，凝胶中胶体颗粒或高聚物分子链以化学键相互连接，搭成架子，形成空间网状结构，液体或气体充满在结构空隙中，形成溶胀体        ⑵ 在新形成的水凝胶中，不仅分散相(搭成网结)是连续相，分散介质(水)也是连续相2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝2．凝胶的通性        ⑶ 从性质上看，凝胶介于固体和液体之间，它形成网状结构，不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有弹性和强度等；但又和真正的固体不完全一样，其内部结构的强度往往有限，易于破坏。

同时，凝胶又具有液体的某些性质，例如，离子在水凝胶中的扩散速度接近于在水溶液中的扩散速度电池电动势测定试验中所使用的盐桥就是在KCl溶液中加入琼脂形成的水凝胶，可保持KCl的电导与在水溶液中相差无几 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶的分类二、凝胶的分类        根据分散相质点的性质(刚性还是柔性)以及形成结构时质点间联结的性质(结构的强度)，可分为弹性凝胶和非弹性凝胶两类 1. 弹性凝胶(elastic gel)         弹性凝胶通常是由柔性的线型高分子物质形成的一类凝胶，由于其分散相质点本身具有柔性，因此这类凝胶具有弹性，变形后能恢复原状如橡胶（分散相为天然或聚合高分子），明胶（分散相为天然蛋白质分子），琼脂（分散相为天然多糖类高分子）等 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1. 弹性凝胶        ③ 对液体的吸收或脱除具有可逆性例如，明胶水凝胶脱水后体积收缩，只剩下以分散相为骨架的干凝胶，若将干凝胶再放入水中，加热，使之吸收水分，冷却后又可变成水凝胶，这种过程可反复进行，因此，弹性凝胶也称为可逆凝胶(reversible gel)。

 弹性凝胶的特性：        ① 在吸收或脱除液体时往往会改变体积，表现出膨胀或收缩的性质；        ② 对液体的吸收具有明显的选择性，如橡胶能吸收苯而膨胀，但在水中则不膨胀，明胶则恰恰相反；2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶的分类二、凝胶的分类2.非弹性凝胶(non-elastic gel)        非弹性凝胶是由刚性分散颗粒相互联成网状结构所形成的凝胶，这些刚性分散颗粒多为无机物颗粒，如SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3等也称为刚性凝胶(rigid gel) 刚性凝胶的特性：        ① 因其本身和骨架具有刚性，活动性小，因此凝胶在吸收或释放液体时自身体积变化很小，属于非膨胀型2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝2.非弹性凝胶        ③ 刚性凝胶一旦脱除溶剂成为干凝胶后，一般不能再吸收溶剂重新变为凝胶，是不可逆的，因此刚性凝胶也称为不可逆凝胶(irreversible gel)         ② 通常此类凝胶具有多孔性，对溶剂的吸收无选择性，只要液体能润湿凝胶的骨架，均能被其吸收2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝§2 凝胶的形成凝胶的形成一、凝胶形成的条件         凝胶的形成是由于线形或分枝形高分子化合物或凝胶粒子连接起来形成线状结构，经相互交联后构成立体网架结构，溶剂分布在网眼之中，使其不能自由流动，成为半固体状。

因此可以说，凝胶是处于溶液和固体高分子化合物之间的中间状态        只要条件合适，从固体(干胶) 出发采用分散法或从溶液出发采用凝聚法都能形成凝胶 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、凝胶形成的条件一、凝胶形成的条件        凝聚法是使溶液或溶胶在适当的条件下，使分散相颗粒相连而形成凝胶需满足两个基本条件：         ⑴ 降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出；        ⑵ 析出的质点既不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构         分散法比较容易，如某些固态聚合物吸收适宜的溶剂后，体积膨胀，粒子分散而形成凝胶例如橡胶吸收一定体积的苯后可形成凝胶 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶形成的方法二、凝胶形成的方法1. 改变温度2. 转换溶剂3. 加入电解质4. 化学反应2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶形成的方法二、凝胶形成的方法        许多物质（如琼脂、明胶、肥皂）在热水中能溶解，冷却时溶解度降低，质点因碰撞相互连结而形成凝胶。

如0.5%的琼脂水溶液冷却至35℃即成凝胶1. 改变温度        但也有些溶液或溶胶在升温过程中发生交联而形成凝胶，如2%的甲基纤维素水溶液加热至50～60℃时成为凝胶即利用升降温度使系统形成凝胶2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶形成的方法二、凝胶形成的方法2. 转换溶剂        例如，在果胶水溶液中加入酒精，可形成凝胶；将醋酸钙的饱和水溶液加入酒精，也可以制成凝胶        用分散相溶解度较小的溶剂替换溶胶中原有的溶剂，使系统发生凝胶         采用这种方法时，要注意沉淀剂（酒精）的用量要适当，并且要快速混合，使体系均匀固体酒精就是用这种方法将高级脂肪酸钠盐与乙醇混合制得的2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶形成的方法二、凝胶形成的方法3. 加入电解质        在亲水性较大和粒子形状不对称的溶胶中，加入适量的电解质可形成凝胶例如，在V2O5溶胶中加入适量的BaCl2溶液即得V2O5凝胶         电解质使溶胶胶凝的过程，可看作是溶胶整个聚沉过程中的一个特殊阶段 以电解质对Fe(OH)3溶胶的作用为例。

         在高分子溶液中加入大量电解质时会发生凝胶，这实际上是盐析效应，需要加入的盐类的浓度必须很高 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3 加入电解质形成凝胶加入电解质形成凝胶         3.2%的Fe(OH)3溶胶是牛顿流体，在该溶胶中加入电解质KCl达到其浓度为8mmol/L时胶粒相连，部分地形成结构，出现反常黏度       继续加入KCl至22mmol/L的浓度时，系统固化变成凝胶，若将该水凝胶静置一段时间， 凝胶会老化，即质点进一步靠近，一部分分散介质自凝胶中析出，发生脱水收缩作用(syneresis)        而当KCl浓度增加到46mmol/L时，溶胶发生聚沉，分散相以沉淀析出 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3 加入电解质形成凝胶加入电解质形成凝胶3.2%的Fe(OH)3溶胶 8mmol/L KCl 22mmol/L 静置 46mmol/L 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3 加入电解质形成凝胶加入电解质形成凝胶        引起溶胶胶凝的主要是电解质中的负离子，其影响大小依次为：         这个顺序称为Hofmeister感胶离子序。

        这一顺序大致与离子的水化能力一致在此顺序中，Cl-前的离子可使胶凝加速，之后的可阻止胶凝 酒石酸根2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶形成的方法二、凝胶形成的方法4. 化学反应利用化学反应形成凝胶的条件：        ⑴ 在产生不溶物的同时生成大量小晶粒；        ⑵ 晶粒的形状以不对称的为好，这样有利于搭成骨架         例如，鸡蛋在加热时蛋白质分子发生变性，由球形分子变成纤维状分子，从而形成凝胶，这是鸡蛋加热凝固的原因凝胶渗透色谱(GPC)中常用的有机聚苯乙烯凝胶也是通过苯乙烯与交联剂二乙烯基苯在适当条件下聚合得到 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝§3 凝胶的结构凝胶的结构一、凝胶的结构类型一般凝胶所形成的三维网状结构有如下4种类型 类型A：        球形质点相互联结，由质点联成的链排成三维的网架一般TiO2、SiO2凝胶为此类结构 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、凝胶的结构类型一、凝胶的结构类型        棒状或片状质点搭成网架，如V2O5凝胶、白土凝胶等。

 类型B：2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、凝胶的结构类型一、凝胶的结构类型       线型大分子构成的凝胶，在骨架中一部分分子链有序排列，构成微晶区如明胶凝胶、棉花纤维等类型C：2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、凝胶的结构类型一、凝胶的结构类型         线型大分子因化学交联而形成凝胶如硫化橡胶类型D：2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶结构间的区别二、凝胶结构间的区别        不同凝胶结构间的区别主要表现在：质点之间联结的特殊方式质点形状质点的刚性或柔性2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶结构间的区别二、凝胶结构间的区别       质点形状对形成凝胶所需的最低浓度值具有显著影响1. 质点形状        ⑵ 若质点形状不是理想的球体，或不对称，则搭成骨架需要的分散相的体积分数就低，而且质点形状越不对称，所需浓度越低如明胶形成凝胶的最低浓度为0.7%，V2O5凝胶为0.005%         ⑴ 球形质点搭成骨架结构时所需要的质点的体积分数与质点的堆积情况有关。

根据计算，球形质点在堆积最松时，分散相体积占总体积的5.6%2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶结构间的区别二、凝胶结构间的区别        柔性大分子通常形成弹性凝胶，而刚性质点形成非弹性凝胶2. 质点的刚性或柔性3. 网状结构中质点联结的性质        Fe(OH)3、Al(OH)3、白土等凝胶以及未硫化的天然橡胶都属于此类这类结构不稳定，往往具有触变性，在外力作用下结构遭到破坏，静置后又可复原由于质点间联结力很弱，该凝胶在吸收液体膨胀时，将转变为溶胶，凝胶结构遭到破坏，而发生无限膨胀 ⑴ 靠质点间的分子吸引力(范德华力)形成结构2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶结构间的区别二、凝胶结构间的区别        这类凝胶主要是蛋白质类，如明胶等靠氢键形成内部结构时，分子链可以部分平行排列成束，形成局部有序结构，因此，这类凝胶的结构比前一类凝胶要牢固些，也比较稳定在室温下吸收液体只发生有限膨胀，但加热可转为无限膨胀 ⑵ 靠氢键形成结构2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶结构间的区别二、凝胶结构间的区别        若形成网状结构的单元是刚性质点，如SiO2干胶，因质点间形成共价键，则吸收液体后无任何膨胀作用。

⑶ 靠化学键形成网状结构 这类凝胶结构非常稳定        若形成网状结构的单元是线型大分子，则凝胶在吸收液体只发生有限膨胀，加热也不会无限膨胀如硫化橡胶等2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶结构间的区别二、凝胶结构间的区别        大分子溶液的胶凝过程与在溶液中的结晶过程有些相似由于线型大分子连很长，形状弯曲，容易相互缠结，所以在结晶时长链不能完全舒展，只能在较小的区域内发生有序的取向排列，这就是通常所说的大分子凝胶具有微晶结构的特征 大分子溶液的胶凝过程2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、凝胶结构间的区别二、凝胶结构间的区别        同一个大分子链可以参与许多微晶区的形成微晶区的大小和数目与胶凝条件及凝胶的老化程度有关胶凝速度快、溶液浓度大，则形成凝胶中的晶区细小，若胶凝速度缓慢、溶液浓度较稀时，有利于大分子的舒展，形成粗大的晶区 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝§4 胶凝作用及其影响因素胶凝作用及其影响因素一、溶胶、凝胶转变时的现象 1. 转变温度2. 热效应3. 光学效应4. 流动性质5. 电导6. 亲疏水性的转变2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1. 转变温度转变温度        产生这种现象的原因是，大分子溶液过冷到一定程度后才开始固化并形成结晶，而凝胶的液化则与晶区的熔化有关，微晶区越大，其有序程度越大，熔点越高。

而且开始胶凝后，凝胶中的微晶区不断扩大，就使得熔点进一步提高        大分子溶液转变为凝胶时，无严格恒定的转变温度，而往往与冷却速度有关，而且其胶凝温度通常比凝胶液化温度低         例如，0.5%的琼脂溶液冷却至35℃时变成凝胶，而此凝胶要液化则需加热到90℃以上2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、溶胶、凝胶转变时的现象        大分子溶液形成凝胶时常常放热，这是产生微晶释放的结晶热，但微晶区有大有小，放出的热是连续的，因此在步冷曲线上不出现转折点溶胶在凝胶时不产生结晶，因此热效应极小2. 热效应热效应        溶胶转变为凝胶时，其光散射效应增强，这是由于质点增大，水化程度减弱的原因明胶、硅胶等都有这种现象3. 光学效应光学效应2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、溶胶、凝胶转变时的现象        溶胶变成凝胶后失去了流动性，获得了弹性、屈服值等4. 流动性质        溶胶胶凝后，系统的电导无明显变化这说明水凝胶中含有连通的毛细管空间系统，其中充满着分散介质，低分子的离子的迁移率未受到影响5. 电导2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、溶胶、凝胶转变时的现象        质点表面具有亲水性基团的溶胶，胶凝后仍具有亲水性；        蛋白质高聚物(如明胶)的水溶液在凝胶时，大分子间通过极性基团间的氢键交联成网状结构，并使极性基团互相封闭，而其憎水的碳氢链指向空气，从而使凝胶表面具有高度的憎水性。

 6. 亲疏水性的转变2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、影响胶凝作用的因素二、影响胶凝作用的因素        胶凝过程是质点间相互吸引形成网状结构，浓度大时，质点间的距离近，有利于胶凝，故胶凝速度快，浓度低，胶凝速度慢，浓度过低，则不凝胶        例如，明胶溶液浓度为10%时，一经冷却至室温，即成凝胶，而浓度低于0.7%时无法形成凝胶琼脂溶液凝胶的最低浓度为0.2%；SiO2溶胶浓度小于1%，就难成凝胶1. 浓度2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、影响胶凝作用的因素二、影响胶凝作用的因素        温度升高，分子热运动加剧，不利于形成结构，会使胶凝速度减慢例如，当明胶溶液的温度超过40～50℃时就不能胶凝2. 温度        但若某体系中分散相的溶解度或稳定性因温度升高而降低时，胶凝速度则会加快例如，硅溶胶的胶凝速度受温度的影响与溶胶的pH值有关，碱性硅溶胶随温度升高，胶凝速度减慢，而酸性硅溶胶随温度升高，胶凝速度加快 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、影响胶凝作用的因素二、影响胶凝作用的因素        电解质的影响十分复杂。

        对大分子溶液来说，低浓度的中性盐具有聚沉作用，而高浓度具有盐析效应        对溶胶而言，低浓度的中性盐具有稳定作用，而高浓度则促进凝胶        另外，水溶性有机物及介质的pH值等都会影响胶凝过程3. 电解质2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝§5 凝胶的性质凝胶的性质 一、触变作用二、离浆作用 三、膨胀作用 四、吸附 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、触变作用        有些凝胶，如超过一定浓度的泥浆、油漆、药膏以及Al(OH)3、V2O5及白土等凝胶，受到搅动时，会转变为流体；静置后又变为凝胶这种操作可重复多次，并且溶胶或凝胶的性质均无明显的变化这种现象就称为触变作用(thixotropy)         触变作用实际上是从有结构的体系转变为“无结构”的体系，这种变化可表示为：         由于在外力作用下体系的粘度减小，流动性变大，所以触变作用也称为切稀 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、触变作用        凝胶在外力作用下流动时，凝胶中颗粒间搭成的网架结构，被拆散，使流动阻力减小，流动性变好。

由于颗粒的末端及边缘吸引特别强烈，因此在静置时被拆散的颗粒再搭成架子，变成凝胶这过程需要一定的时间来恢复凝胶结构 产生触变性的机理：2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、触变作用        具有负触变性的体系绝大部分是高分子溶液产生负触变性的原因在于高分子的“聚集作用”：高分子在流动时能聚集成双分子粒子系统处于静止状态时被高分子微弱吸附的固体微粒可屏蔽高分子间的吸引力，故体系粘度较低，而当系统流动时，微弱吸附的固体微粒从高分子上脱附，使高分子间聚集，则粘度上升         与触变作用相反的现象是负触变作用，也称为切稠现象其特点是在外力作用下体系的粘度增大，但静置一段时间后粘度又恢复原状2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、离浆作用        高分子溶液或溶胶在凝胶后，性质并不能立即稳定，而是随时间不断地变化，该现象称为凝胶的老化(aging)凝胶老化的行为之一就是离浆(desizing)，也叫脱水收缩 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、离浆作用        离浆就是水凝胶在基本不改变原来形状的情况下，分离出其中所包含的一部分液体，此液体是大分子稀溶液或稀的溶胶。

        凝胶的离浆现象是自发过程，无论是弹性凝胶还是非弹性凝胶都有离浆现象 离浆的定义        常见的稀饭以及冬瓜、西瓜久置后“流水”，就是离浆现象硅酸冻放在密闭容器中，搁置一些时间，冻上就有水珠出现血块搁置后也有血清分出2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、离浆作用        是由于具有网状结构的凝胶在形成后，构成凝胶网络的粒子之间仍相互吸引，进一步收缩靠近，排列得更加有序，从而使凝胶的骨架收缩，一部分液体被从粒子间挤压出来，产生离浆作用 水凝胶产生离浆作用的原因：2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、离浆作用        凝胶的离浆速度是粒子间距离的函数，也就是浓度的函数，浓度越大，粒子间距离缩短，离浆速度变大可表示为： 凝胶的离浆速度V为时间t内分离出的液体体积；Vmax是能分离出的最大液体体积；K为离浆常数 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、离浆作用        弹性凝胶的离浆作用是“可逆的”，它是膨胀作用的逆过程水凝胶离浆脱水收缩后所析出的液体量，理论上等于固体高聚物膨胀时所吸收的液体量。

若V凝 > V分，则凝胶离浆；若V凝 < V分，则凝胶膨胀；若V凝 = V分，则凝胶既不膨胀，也不离浆        若以V凝代表凝胶体系的总体积，以V分代表分散相的体积(包括分散相结合的液体体积)，则：2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、离浆作用        实际上多数凝胶的离浆作用是不完全可逆的，因为组成物质的化学性质往往不均匀，且容易发生其它副反应         非弹性凝胶的离浆是不可逆的，其途径为：溶胶→凝胶→浓缩凝胶→致密沉淀        其主要原因是粒子间可发生进一步的强相互作用，如粒子表面羟基间的脱水 升高温度能加速凝胶的离浆作用2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、膨胀作用        凝胶的膨胀作用(swelling)，也称为溶胀作用，是指弹性凝胶与液体或蒸汽接触时，自动吸收液体或蒸汽，使自身质量、体积明显增加的现象膨胀作用是弹性凝胶所特有的性质         例如，在生理过程中，膨胀作用起相当重要的作用有机体越年轻，膨胀能力越强，随着有机体的逐渐衰老，膨胀能力也逐渐减退         凝胶在介质中的膨胀作用具有选择性，分为无限膨胀和有限膨胀两种类型。

 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、膨胀作用        若凝胶吸收有限量的液体，凝胶的网络只撑开而不解体，就称为有限膨胀       如木材在水中的膨胀 有限膨胀        若凝胶吸收的液体越来越多，凝胶的网络越撑越大，最终导致破裂、解体并完全溶解，则称为无限膨胀，如牛皮胶在水中的膨胀 无限膨胀两者并不是绝对的，可依条件改变而转变 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、膨胀作用1. 膨胀度(degree of swelling)         膨胀度是指一定条件下单位质量或单位体积凝胶所能吸收液体的极限量其定义式：         凝胶的膨胀度随凝胶和液体的性质不同而异，温度升高，膨胀度增大         式中：S：膨胀度；m1、m2分别为膨胀前后凝胶的质量2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、膨胀作用2．膨胀速度        实验发现凝胶的膨胀速度符合一级反应动力学方程：        即：膨胀速度与(Smax-S)成正比，开始时膨胀速度最大，而后逐渐减小，接近最大膨胀度时速度为零这与固体在液体中溶解度相似，所不同的是，在这种情况下仅是低分子溶剂往凝胶中扩散。

 明胶在水中的膨胀即符合上述关系式2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、膨胀作用3．膨胀机理        凝胶的膨胀分为两个阶段：形成溶剂化层、液体的渗透和吸收 第一阶段：形成溶剂化层         即溶剂分子很快钻入凝胶中，与凝胶大分子相互作用形成溶剂化层该阶段时间很短，速度快其表现特征： 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3．膨胀机理        最初进入的溶剂分子与凝胶中的大分子相互作用形成溶剂化层，使溶剂分子的活度大大降低，因此体系的蒸汽压很低，并且这部分液体与大分子结合紧密，很难完全除去 ⑴ 液体的蒸汽压很低        凝胶膨胀时，凝胶体积增大，但整个体系体积的增量比吸收的液体的体积小也就是说，体系的体积是收缩的，这是因为溶剂化层中的分子排列相当紧密⑵ 体积收缩2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3．膨胀机理       凝胶膨胀时放出的热称为膨胀热由凝聚的微分膨胀热的分析可看出，第一阶段与小分子的溶解一样，是溶质分子的溶剂化作用 ⑶ 热效应       在膨胀开始阶段，由于溶剂化层中液体分子排列有序，故体系的熵值降低。

⑷ 熵值降低2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3．膨胀机理第二阶段：液体的渗透和吸收        此阶段液体吸收量是干胶的几倍、几十倍，同时也没有明显的热效应的体积收缩现象需要较长时间使溶剂分子渗透到凝胶内部，这时凝胶会产生很大的压力，称为膨胀压例如，古人在石头上钻孔，楔入木头，然后用水浸泡木头使之膨胀，利用膨胀压力使石块裂开，就是膨胀压的应用 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、膨胀作用4．影响膨胀的因素         ① 温度升高，膨胀速度加快        ② 膨胀过程是放热的，因此对有限膨胀来说，升高温度将使最大膨胀度减小纤维在碱溶液中的膨胀即如此        ③ 若升高温度能使凝胶中质点联结强度减弱，结构更容易被破坏，则可使有限膨胀转变为无限膨胀例如明胶在水中的膨胀 ⑴ 温度：2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝4．影响膨胀的因素⑵ 介质的pH值         当蛋白质、纤维素等大分子在水中膨胀时，介质的pH值影响很大以明胶为例说明         明胶的膨胀度随pH值的变化曲线上有一个最低 点 、 两 个 最 高 点 ，pH=4.7时为其等电点，此时膨胀度最小。

介质的酸度或碱度增大时，膨胀度都随之增大，达到最大值后又下降 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝4．影响膨胀的因素        对此现象可用唐南平衡来解释Procter认为，已经膨胀的明胶具有半透膜的性质，整个膜是多孔的，孔壁由蛋白质组成，壁上附着许多氨基和羧基，孔洞中充满了水当把明胶放在盐酸水溶液时，盐酸溶液可看作膜外状态，离子在凝胶内外分布如下2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝4．影响膨胀的因素        等电点以左，溶液酸度增加时，酸与蛋白质分子结合成盐，使z增加，有利于膨胀，直到蛋白质分子全部结合成蛋白质离子时达到最大此时酸度再增加，x增加，渗透压减小，不利于膨胀 由唐南平衡：        人体被蜂虫等叮咬后皮肤上出现肿块，就是由于蛋白质凝胶在酸性介质(蚁酸)中出现最大膨胀度的缘故 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝4．影响膨胀的因素⑶ 盐类         盐类物质对膨胀度的影响较复杂，与介质pH值及浓度有关         凝胶老化程度、交联度越高，膨胀度越小 ⑷ 其它2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝四、吸附        一般来说，非弹性凝胶的干胶都具有多孔性的毛细管结构，因此比表面积较大，从而表现出较强的吸附能力。

而弹性凝胶干燥时由于高分子链段收缩而紧密堆积，因此其干胶几乎没有可以测量的孔度 1．非弹性凝胶的吸附         非弹性凝胶无论是吸附蒸气还是自溶液中吸附，其本身体积基本不变，也无明显的膨胀作用，凝胶的孔结构不同，吸附量及吸附类型也不尽相同        弹性凝胶在吸附同时也会膨胀，吸附越多，膨胀越大，会引起吸附滞后现象 2．弹性凝胶的吸附2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝§6 凝胶中的扩散和化学反应         水凝胶中的水以及构成凝胶骨架的分散相都是连续分布的，因此它和液体一样可以具有导电、扩散作用，也可以在其间发生化学反应 一、扩散作用        物质在凝胶中的扩散与凝胶浓度、结构以及扩散物质的本性有关 凝胶浓度的影响        凝胶浓度低时，低分子物质的扩散速度及电导值与在纯液体中时几乎无差别； 凝胶浓度越高，物质的扩散速度越慢，其电导值降低 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、扩散作用凝胶浓度越高，物质扩散速度越慢的原因有：         ⑴ 凝胶有骨架，使物质在其中的扩散途径变得弯曲，延长了扩散时间；        ⑵ 凝胶浓度增加，结构中的空隙变小，使扩散速度减慢；        ⑶ 物质在凝胶中扩散时常伴有吸附现象，也使扩散速度减慢。

         相对来说，物质在浓凝胶中的扩散速度减慢，而且其中无机械扰动和液体的对流等现象，因此在凝胶中对结晶非常有利，易于获得大的晶体 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、扩散作用        分子越大，在凝胶中的扩散速度越慢，尤其是在浓凝胶中更显著，大于20nm的粒子在凝胶中几乎不扩散 扩散分子大小的影响：        利用已知大小的溶胶的扩散作用可以确定凝胶中空隙的大小；也可利用已知空隙的凝胶测定扩散物质的分子大小这也是凝胶色谱法测定分子量的基本原理 应用：2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、化学反应        由于凝胶内部的液体不能“自由”流动，没有对流，因此在凝胶中进行化学反应时，所生成的不溶物会呈现一种特殊现象—里斯根（Liesegang）环         例如，在3.3%的热明胶溶液内加入少量的K2Cr2O7，倒入试管内冷却，胶凝，然后在凝胶上面倒入一层AgNO3溶液，几天后可看到在试管内形成褐色的Ag2Cr2O7沉淀，该沉淀自上而下一层一层的分布，层与层之间是空白区 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、化学反应        Ostwald提出过饱和理论解释Liesegang环，他认为，当高浓度的AgNO3溶液由上向下扩散时，低浓度的K2Cr2O7也由下向上扩散，两者相遇并且达到过饱和程度时才会形成Ag2Cr2O7沉淀。

在最初形成Ag2Cr2O7沉淀后，紧靠第一个环的区域内K2Cr2O7浓度就降低，无法形成沉淀，过去一段区域后又能满足过饱和的条件，因而又出现一个沉淀环         自然界中常可见到有层状花纹的矿石、玛瑙等，实际上就是Liesegang环 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、利用凝胶网络法制备超细颗粒         凝胶具有三维网络结构，向“笼子”一样，当化学反应在此特定的“笼子”内进行时，由于“笼子”的分隔可阻止晶体长大，从而可制备超细结构         例如，在2.5%的琼脂溶液中加入氯化镉溶液，混匀后冷冻形成凝胶，然后切成小块浸泡在硫化钠溶液中，则硫离子向凝胶内扩散，与凝胶网络中的镉离子形成硫化镉，凝胶逐渐变色，之后取出凝胶小块，在热水中溶化、烘干，即可得外层包着琼脂膜的硫化镉超细颗粒，通过TEM观察其粒径为60nm左右再将其灼烧，可得分布较均匀的氧化镉超细颗粒 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝§7 几种主要的凝胶        吸水性物质自古就存在， 如海绵和纸浆等天然纤维，主要以毛细管或吸收体的弹性溶胀吸水这些材料一般只能吸收自身重量的百分之几到十几倍的水，而且吸水后加压易失水，保水能力很差。

       1966年美国农业部北方研究所的Fanta等人开发出淀粉接枝丙烯腈树脂，发现其具有优越的吸水性能，并且保水性很强，加压也不会与水分离，从而掀起吸水性树脂的研究热潮一、高吸水性树脂2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1 高吸水性树脂的分类        高吸水性材料吸水量可达自身重量的500～1000倍，甚至5000倍以上，可作为液体吸收剂、土壤保水剂、化妆品增稠剂等具有广泛的用途作为高吸水性材料，不仅要求含有相当多的亲水基团，还要求其本身不溶于水近年来人们主要研究的是亲水性天然多羟基骨架高分子和亲水性合成高分子的接枝共聚物2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1 高吸水性树脂的分类⑴淀粉系列a. 淀粉接枝丙烯腈    早期研究较多的体系，工序繁杂，逐渐被淘汰b. 淀粉接枝丙烯酸盐    性能优良，生产及洗涤工序简单c. 淀粉接枝丙烯酰胺    非离子型，电解质及pH值影响很小2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1 高吸水性树脂的分类⑵纤维素系列        纤维素是亲水性的多羟基化合物，并且有很多毛细管，表面积大，因此具有很强的吸水性。

对其接枝主要目的是使其具有更强或更多的亲水基团，以提高其性能⑶ 合成树脂系列        由含有羧基、羟基、酰胺基等亲水性单体经均聚或共聚得到高吸水性树脂其优点是可以进行分子设计2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、高吸水性树脂        高吸水材料为弹性凝胶，吸水后形成水凝胶，凝胶的种类不同，结构不同，其吸水能力也不同一般离子性聚合物的亲水性比非离子性聚合物强，而且离子化程度越高，吸水能力越强 2．高吸水树脂的结构、组成和吸水性能间的关系2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、高吸水性树脂        王果庭等人研究认为，凝胶吸水可能以为孔吸附为主，另外还有渗透压、氢键等作用水凝胶中的水按作用力强弱可分为4种状态：①靠氢键与吸水剂相互作用的水；②亲水基团周围的极化水层；③网络微孔中的水；④颗粒间隙和大孔中的水①、②仅占很小一部分，主要是③、④ 3．高吸水树脂吸水机理及所吸水的状态2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝一、高吸水性树脂4．应用a. 在医药卫生方面的应用隐形眼镜        软质隐形眼镜（SCL）主要原料是聚甲基丙烯酸羟乙酯（PHEMA）及其共聚物。

与硬性隐形眼镜相比，具有柔软、佩戴舒适、无异物感等优点2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性        硅酸铝凝胶是石油工业一种重要的吸附剂和催化剂         ⑴ 浸渍法，用铝盐溶液浸渍硅酸水凝胶；        ⑵ 混合法，将纯净的SiO2和Al2O3水凝胶湿法混合；        ⑶ 共胶法，以水玻璃和铝盐溶液直接反应硅酸铝凝胶的制备通常有3种方法：这里讨论共胶法 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性共胶法也称共沉淀法，工业上生产流程为： 制成硅铝凝胶小球→老化→铝盐活化→水洗→表面活性剂浸渍→干燥→焙烧（活化） 硅铝溶胶→2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性1．硅铝溶胶的形成       硅铝溶胶是Al2O3和SiO2粒子的“混合物”，大小为几纳米到几十纳米，粒子间可形成Si-O-Al键为了得到化学成分均匀的胶团和凝胶，目前均以水玻璃溶液和铝盐溶液在加压下以很细的液流同时注入混合器中生成溶胶，并在一定高度的油柱中成型以生成凝胶。

 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性        原料液浓度大，溶液过饱和度大，会产生大量胶核，它们不易长大，只能得到较小的颗粒，有利于形成具有较细孔结构的较大比表面积的凝胶⑴ 原料液浓度：⑵ pH值：        硅铝溶胶的pH值对胶凝速度和凝胶的孔结构均有很大影响一般来说，介质pH值低，胶粒会吸附大量H+形成很厚的水化膜，其稳定性增大，则粒子的成长速度减慢；反之，介质的pH值高，则有利于粒子成长，形成的凝胶具有较大的孔隙和较小的颗粒密度；介质为强酸或强碱时则不发生胶凝 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性        硅铝溶胶通过分配伞流入油柱中时，由于表面能的关系，液滴必然呈球形，当溶胶pH值适当时，液滴在沉降过程中就胶凝成为凝胶 2．成球        硅铝溶胶在油柱中胶凝后，延长老化时间，提高老化程度，增大老化过程中介质的pH值，都有利于形成大孔凝胶 3．老化2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性        用铝盐活化硅酸铝凝胶，主要是把钠离子交换出来，这不仅能除去作为催化剂毒物的钠，而且能增加凝胶中的铝含量，有利于提高其催化活性。

 4．铝盐活化2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性        水洗主要是洗去凝胶中的硫酸根离子和其它杂质，同时洗涤水的pH值及表面张力对凝胶孔结构有很大影响洗涤水pH值增大，或表面张力降低（如在水中加入异戊醇等），或用丁醇取代水凝胶中的水，均可使硅铝凝胶的孔径增大5．水洗        这是因为在pH值较高的介质中，粒子易于进一步长大，且凝胶骨架的亲水性减弱另外，凝胶具有毛细管结构，介质形成凹液面，表面张力降低，使附加压力降低，而有利于形成大孔凝胶 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性        表面活性剂浸渍是为了防止凝胶在干燥过程中小球碎裂或龟裂，以提高小球的完整率和机械强度，这一点在工程上很重要 6．表面活性剂浸渍        水凝胶脱水干燥后结构才能固定下来凝胶脱水时毛细管收缩，骨架的机械强度也逐渐增大，当骨架强度大到足以对抗收缩压时，凝胶的孔结构就固定下来若凝胶骨架强度不足以抵抗毛细管压力，则在干燥过程中凝胶将破碎或龟裂 7．干燥2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、硅酸铝凝胶的制备和结构特性        凝胶在350℃左右焙烧，可除去更多的吸附水，因此可提高其吸附性能和催化活性，所以该步骤也称为活化。

但焙烧温度过高也会使凝胶活性降低，因为过多除去凝胶中的水分会降低其表面酸性，降低催化活性 8．焙烧2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、高吸油性凝胶的制备和性能        吸油材料是一种用于处理原油泄漏、工厂机器渗漏油和食品废油的功能性材料，特别是海上及陆上原油泄漏的处理尤为重要通常的吸油材料有黏土、木棉及纸浆纤维，合成树脂等，其中丙烯酸酯类吸油树脂是当前研究热点之一 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝三、高吸油性凝胶的制备和性能        吸油树脂都是由亲油单体构成的具有适当交联度的三维网状结构的聚合物，树脂内有一定的微孔当树脂与油品接触时，油分子向微孔中扩散，油分子达到一定量时，高分子链段发生溶剂化，当油分子足够多时高分子链段会伸展并发生溶胀        吸油树脂的吸油能力主要来自树脂上亲油基团与油分子间的范德华力，因此吸油率远低于吸水树脂的吸水能力 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝四、凝胶色谱用凝胶        凝胶色谱技术又称体积排斥色谱、空间排阻色谱、分子筛色谱等，是六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很高的分离效果。

凝胶色谱广泛应用于高分子化学和生物化学领域，能分离和纯化如蛋白质、核酸以及多糖等有机高分子化合物，并可用来进行分子量分布的测定 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝四、凝胶色谱用凝胶1．凝胶色谱法基本原理        当含有各种分子的样品溶液缓慢地流经凝胶色谱柱时，各分子在柱内同时进行着两种不同的运动：垂直向下的移动和无定向的扩散运动        大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗粒的微孔，而只能分布颗粒之间，所以在洗脱时向下移动的速度较快2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝四、凝胶色谱用凝胶        小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶相内，在向下移动的过程中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等分子的后流出，分子最小的最后流出，这种现象叫分子筛效应 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝四、凝胶色谱用凝胶        由于各种凝胶的孔隙大小分布有一定范围，有最大极限和最小极限。

分子直径比凝胶最大孔隙直径大的，就会全部被排阻在凝胶颗粒之外，这种情况叫全排阻两种全排阻的分子即使大小不同，也不能有分离效果直径比凝胶最小孔直径小的分子能进入凝胶的全部孔隙如果两种分子都能全部进入凝胶孔隙，即使它们的大小有差别，也不会有好的分离效果可见，凝胶是凝胶色谱的核心，是产生分离作用的基础2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝2．凝胶色谱用凝胶的分类        ⑴ 根据凝胶材料来源的不同，可分为有机凝胶和无机凝胶两类        ⑵ 根据凝胶使用的强度性质不同，可将凝胶分为软胶、半硬胶和硬胶        ⑶ 根据凝胶对溶剂的适用范围，可以把凝胶分为亲水性、亲油性、两性凝胶 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3．凝胶色谱常用凝胶       凝胶色谱常用凝胶有交联聚苯乙烯、多孔硅胶、多孔玻璃、交联葡聚糖、交联聚丙烯酰胺等 多孔硅胶的制备与性能         多孔硅胶的制备：将pH值为4.6的硅溶胶喷雾于油相，使其固化成SiO2微球，洗涤烘干后在500℃的马弗炉中处理，以除去有机杂质；然后在硅微球中加入一定量的LiCl、KNO3、NaCl等盐溶液，再烘干、焙烧，可使硅胶孔径扩大1个数量级以上；最后对硅胶进行表面化学处理，使其表面羟基钝化。

         多孔硅胶的性能：化学惰性好，可用于除碱以外的各种有机溶剂；机械强度高，使用寿命长，能承受高压而不破碎；热稳定性好，经久耐用2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝五、凝胶薄膜 - 微胶囊技术        任何天然或人工的半透膜都是凝胶薄膜，都是凝胶或干胶膜的选择透过性与膜孔的大小、膜的化学性质、膜中所含液体的性质以及粒子的被吸附性等因素有关         微胶囊（Microcapsule，简称MC）是指一些由天 然或合成高分子材料制成的具有聚合物壁壳的微型容器或包装物，其外形一般呈球型微胶囊技术，是指将固体、液体或气体包埋在微小而密封的胶囊中，使其只有在特定条件下才会以控制速率释放的技术 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1．微胶囊在医药领域中的应用        (1) 提高药物的稳定性，防止空气、水分、光线等因素引起药物的变化例如:β- 胡萝卜素接触空气中的氧气会被氧化；扑热息痛受到潮湿会被水解；维生素A 对光线敏感制成微囊后可使药物的稳定性明显提高         (2) 掩盖药物的不良气味和味道例如鱼油(腥)和生物碱(苦)等。

制成微囊后这些令人不愉快的气味和味道都消失了 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1．微胶囊在医药领域中的应用        (3) 防止药物在胃酸作用下失活，同时减少药物对胃的刺激例如：红霉素， 胰岛素等易失活；氯化钾、吲哚美辛等对胃有刺激性，它们制成微囊后，胃对药物的破坏和药物对胃的刺激性明显改善也可制成肠溶微囊         (4) 使液态药物转变为固态, 便于贮存、运输和使用2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1．微胶囊在医药领域中的应用        (5) 减少复方药物的相互作用和配伍变化例如阿司匹林与扑尔敏配伍，扑尔敏能加速阿斯匹林的水解分别将其制成微囊后，再按处方剂量组配成复方制剂，就可避免药物之间的影响         (6) 赋予药物缓释、控释性能根据临床需要，选择专门的囊材，使药物缓慢释放(缓释制剂) 或恒速释放(控释制剂)医药中水溶性药物的应用十分广泛，将一些水溶性药物或活性物质制成微胶囊后，能使药物缓慢释放，使药效持久，从而可减少服用次数和服用量，减少生理副作用 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝1．微胶囊在医药领域中的应用(7) 使药物具有靶向功能。

药物微胶囊化可制成具有靶向功能的微粒制剂，亦称靶向给药系统有的主要基于被动靶向(Pasivetargeting)，如靠微粒大小而被肝、脾、肺及其它器官的细胞吞噬或被毛细血管所截留有的基于主动靶向(Activetargeting)，可以在微粒表面结合带电基团、极性或非极性基团，也可以把磁性物质或磁性纳米粒子，加入到微囊壁或者囊腔内，则微囊成为磁性载体实现药物的靶向释放，有的被敷涂或结合可以防止生物消除作用(吞噬、血小板黏附等)的保护膜，或保护基形成转移靶向，从而使微粒具有靶器官、靶组织和靶细胞所要求的选择性 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝2．囊材的性质与种类        囊材应当具备性质稳定；有合宜的释药速率；无毒无刺激性；可与药物配伍，不影响药理作用及含量测定；有一定的强度及可塑性，能完全包封囊芯；具有适当的粘度、渗透性、亲水性等         高分子材料是最常用的微胶囊囊材目前，可以作为微胶囊囊材的高分子材料主要为天然高分子材料、半合成高分子材料和全合成高分子材料         天然高分子材料主要有明胶、阿拉伯胶、海藻酸盐、蛋白和淀粉等 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝2．囊材的性质与种类        半合成高分子材料主要有羧甲基纤维素盐(SCMC) 、邻苯二甲酸醋酸纤维素(CAP) 、乙基纤维素(MC) 、羟丙甲纤维素(HPMC) 等。

         全合成高分子材料主要为聚酯类，例如：聚氨基酸、聚乳酸、聚丙烯酸树脂、聚乳酸聚乙二醇嵌段共聚物等         另外，就微胶囊结构而言，从最初制备单层微胶囊，已经发展为制备双层、三层微胶囊 2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3．微胶囊的制备方法        制备微胶囊的方法主要有化学法、物理化学法和机械法3种，其中以凝聚法、界面聚合法和原位聚合法应用最广         无论采用什么方法都包括两个相同的步骤，即膜的形成和膜的固化        膜的形成首先要把被包封的物料乳化、分散、分细，然后再以这些细粒(微滴)为核心，使聚合物成膜材料在其上沉积、包覆，这个过程称为微胶囊化被包封物与囊壁为分离的两相，这是微胶囊的特征 膜的形成2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝3．微胶囊的制备方法        膜形成后，多数情况下还需将膜固化，固化的方法有化学反应、溶剂萃取或挥发、冷却以及将这些过程结合使用胶囊直径的大小由制备过程的搅拌速度、所用乳化分散剂的类型和用量来控制，微胶囊皮膜厚度可通过皮芯比来调节 膜的固化2024/8/26ƒ上页„下页²回主目录制作人: 罗青枝二、高吸水性聚合物的制备和性能1．接枝聚合原理         ⑴ 淀粉于60～95℃糊化。

主要是淀粉颗粒在水中膨胀、分裂成为松乱的无规线团，并形成胶体        ⑵ 糊化淀粉在引发剂硝酸铈铵的作用下产生淀粉自由基⑶ 淀粉自由基再引发丙烯腈单体聚合，形成接枝共聚物⑷ 接枝共聚物加碱水解，憎水基团-CN转变为亲水性-COONH2及-COONa，控制加碱量可控制凝胶的水解度及吸水能力         以H-SPAN水凝胶—水解的淀粉和丙烯腈接枝物为例来说明2024/8/26。