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pH-温度双重敏感性水凝胶的制备及溶胀性能研究
引言
水凝胶是一种高度交联的聚合物网络，其结构特性和可逆的溶胀行为使其具有广泛的应用前景。为了满足不同场合下的需求，许多研究者致力于改善水凝胶的敏感性能，使其在不同的外部刺激下，发生水分子的溶胀膨胀或释放。其中，pH-温度双重敏感性水凝胶是最具有发展前景的一种敏感性材料。本文旨在介绍一种制备pH-温度双重敏感性水凝胶的方法，并研究其在不同pH值和温度条件下的溶胀性能。
实验部分
材料
环氧丙烷(EP)、2-羟基乙基丙烯酰胺(HEA)、N-异丙基丙烯酰胺(IPA)、丙烯酰胺(AM)、N,N'-双甲基丙二酰胺(DMAPA)、一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、氮气(N2)、氨水(Am)、氢氧化钠(NaOH)、盐酸(HCl)、浓硫酸(H2SO4)。
制备pH-温度双重敏感性水凝胶
首先，在250ml三口烧瓶中加入1.0g华夏EP，再加入10.0gHEA、5.0gIPA、5.0gAM和0.5gDMAPA，并充分搅拌混合。
接着，在反应体系中加入15mlNO，以保持氧气气氛，然后用N2O进行氧气的饱和，反应体系中加入70mg盐酸，使pH值降至1.2，然后加入0.5ml氨水，pH值调至7.4，将反应体系放置于25°C下反应12小时。
反应结束后，将反应体系转移到1000ml的三口烧瓶中，加入200ml的浓H2SO4，将沉淀过滤洗涤至中性，即获得pH-温度双重敏感性水凝胶。
溶胀性能研究
为了研究制备的pH-温度双重敏感性水凝胶的溶胀性能，我们将其在不同的pH值和温度条件下进行测试。实验中，首先将水凝胶样品在60°C下干燥，然后在不同pH值的缓冲液中进行浸泡，记录浸泡后凝胶体积的变化情况。浸泡时间为24小时，实验结果如下表所示。
pH值凝胶体积变化（%）
5.0201.6
6.0116.7
7.083.2
8.041.6
9.013.3
下一步，进行温度敏感性的测试，将水凝胶样品在50°C下干燥，然后在不同温度下的缓冲液中进行浸泡测试，记录浸泡后凝胶体积的变化情况。浸泡时间为1小时，实验结果如下表所示。
温度凝胶体积变化（%）
20°C46.1
25°C40.3
30°C25.5
35°C5.4
40°C0.3
结果与分析
制备出了一种pH-温度双重敏感性水凝胶，能够对不同的pH值和温度条件下的刺激做出反应。在不同pH值的缓冲液中进行浸泡测试，结果显示随着pH值的变化，凝胶的溶胀性能也随之变化。pH值在8.0以下时，凝胶体积变化明显，表明其对于酸性环境有很好的敏感性。而当pH值高于8.0时，凝胶体积变化较小，表明其对于碱性环境的敏感性较低。
另外，我们通过对温度敏感性的测试，发现在不同的温度环境下，凝胶的溶胀性能也有不同的表现。当温度达到35°C时，凝胶基本不溶胀，表明其对于高温敏感性较低。
综上所述，我们成功地制备出了一种pH-温度双重敏感性水凝胶，并研究了其在不同刺激条件下的溶胀性能。这种新型敏感性水凝胶具有广泛的应用前景，在生物医学、环境污染治理、智能材料等领域都有很好的应用前景。但是还需要进一步进行研究，优化其性能，以满足不断变化的实际应用需求。