科普！化学交联法制备的多种水凝胶

水凝胶的制备与其交联网络结构的形成密切相关。一般说来，水凝胶的交联网络结构可以通过两种方式形成：以分子间形成共价键方式形成的化学交联;通过范德华力、氢键、离子键和疏水相互作用等超分子结构形成物理交联。

化学方法

　　与物理水凝胶不同，化学水凝胶不可逆，是通过共价键连接的三维网络结构。化学方法制备高分子水凝胶的起始原料可以是单体(水溶性或者油溶性单体)、聚合物，或者单体聚合物的混合物。化学交联是非自发的，聚合物与小分子交联剂(如醛类)反应，或者通过辐射(如电子束、γ射线，或者紫外线)引发反应。

　　化学方法包括单体的交联聚合、接枝共聚和水溶性高分子的交联等。单体交联聚合是指在交联剂存在下，单体经自由基均聚/共聚制备高分子水凝胶。

　　水凝胶的结构和性质可以通过改变引发剂、交联剂、链转移剂等方法控制聚合反应动力学作用过程实现。此外，聚合方法(水溶液聚合法或者反相悬浮聚合法)、单体的种类和组成、交联剂的结构和类型(水溶型或油溶型)等因素也决定水凝胶的综合性能。

化学水凝胶也可以通过烯烃类单体在纤维素等天然高分子(或者衍生物)上接枝共聚制备而成。常见的引发剂为硝酸铈铵，它与天然高分子葡萄糖环配位破环形成自由基，导致烯烃类单体与天然高分子接枝共聚。辐射、氧化还原引发剂和过氧化物也能夺取天然高分子链上羟基碳原子上的氢，进而产生初级自由基，实现接枝共聚。

　　将淀粉、纤维素衍生物、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等水溶性高分子通过交联剂进行化学交联也可以制备聚合物水凝胶。交联剂必须是能够与高分子反应的多官能团化合物，如环氧氯丙烷、戊二醛、二乙烯砜和(聚)乙二醇缩水甘油醚等。同理，高能射线的照射也可以使水溶性高分子链间发生交联，并能够通过调整辐射剂量来控制聚合物水凝胶的性能。化学水凝胶在水溶液中既不会分解，也不溶解。

化学交联制备水凝胶：

NVP-MMA共聚物水凝胶

丝素蛋白/共聚物水凝胶

DMAEMA/NVP/HEMA共聚物水凝胶

温敏性五嵌段共聚物水凝胶

丙烯酸羟乙酯交联共聚物水凝胶

细菌视紫红质/嵌段共聚物水凝胶复合材料

马来酰化壳聚糖结构共聚物水凝胶

温敏性聚(丙交酯-乙交酯-对二氧六环酮)-聚乙二醇嵌段共聚物水凝胶

HEMANVP二元共聚物水凝胶

金刚烷改性共聚物水凝胶

P(NIPAM—co—MAA)共聚物水凝胶

温敏性聚碳酸酯-聚乙二醇嵌段共聚物水凝胶

L‑丙氨酸、L‑谷氨酸‑5‑苄酯多肽共聚物水凝胶

聚甲基丙烯酸N,N—二甲氨基乙酯及其共聚物水凝胶

温敏性聚(丙交酯-乙交酯-对二氧六环酮)-聚乙二醇嵌段共聚物水凝胶

丝素蛋白/PLA-PEG-PLA共聚物水凝胶

氨基酸酯改性NVP-MMA共聚物水凝胶

HEMA化学改性共聚物水凝胶

聚乙二醇聚L缬氨酸嵌段共聚物水凝胶

聚天门冬氨酸与聚天冬氨酰胺共聚物水凝胶

热塑性超分子聚合物水凝胶

温敏性超分子聚合物水凝胶

超分子聚合物水凝胶

温敏性三嵌段共聚物水凝胶

NVP三元共聚物水凝胶

环境敏感型两性共聚物水凝胶

AM-HEMA-NVP共聚物水凝胶

AM-HEMA-NVP三元共聚物水凝胶

AMPS/NIPAAm/DMAEMA三元共聚物水凝胶

NIPAM共聚物多孔水凝胶

共聚物Poly(NIPAm-co-IA)水凝胶

丙烯酸/α-甲基丙烯酸/丙烯酰胺共聚物智能水凝胶

苯乙烯—马来酸酐共聚物智能水凝胶

包埋嵌段共聚物的水凝胶

聚乙二醇/聚己内酯嵌段共聚物温敏水凝胶

聚乙二醇共聚物环境敏感水凝胶

pH响应型共聚物纳米水凝胶

温敏性非离子型共聚物纳米水凝胶

N-异丙基丙烯酰胺的共聚物温敏水凝胶

聚乙二醇/可降解聚酯嵌段共聚物热致水凝胶

两亲性嵌段共聚物的水凝胶