1　主要原料
   Ｎ 异丙基丙烯酰胺(ＮＩＰＡＭ),上海物竞化工科技有限公司,用苯 正己烷(1∶1,体积比)混合溶剂重结晶;Ｎ,Ｎ 亚甲基双丙烯酰胺(ＭＢＡ),ＣＰ,北京化学试剂公司;甲基丙烯酸2 (Ｎ,Ｎ 二甲氨基)乙酯(ＤＭＡＥＭＡ),ＡｃｒｏｓＯｒａｎｉｃｓ;1 溴辛烷,ＣＰ,北京科华特种试剂开发中心;四甲基乙二胺(ＴＥＭＥＤ),ＣＰ北京化学试剂三厂;过硫酸铵(ＡＰＳ)ＡＲ,北京化学试剂三厂.
2　Ｐ(ＮＩＰＡＭ ｃｏ ＡＤＭＯＡＢ)水凝胶的制备
2.1　ＡＤＭＯＡＢ合成
　　以丙酮为溶剂,在氮气保护下将ＤＭＡＥＭＡ与1 溴辛烷按1∶1 3摩尔比加入装有搅拌器、温度计和冷却回流装置的三口烧瓶中,于30℃下反应5ｈ,反应母液经减压蒸馏除去溶剂,再用无水乙醚洗涤、提纯,得白色粉末,收率72 3%.经红外光谱、核磁共振仪和元素分析仪分析表征,证实所得样品为目标产物ＡＤＭＯＡＢ.
2.2　共聚水凝胶的制备
　　将装有20ｍＬ去离子水的50ｍＬ烧瓶放入25℃恒温器中,在搅拌下按不同摩尔比加入ＮＩＰＡＭ与ＡＤＭＯＡＢ(ＮＡ1,ＮＡ2,ＮＡ3,ＮＡ4分别对应于ＮＩＰＡＭ∶ＡＤＭＯＡＢ=100∶0,98∶2,97∶3,96∶4,两者总量1.0ｇ),待完全溶解后通氮气,加ＭＢＡ、ＡＰＳ及ＴＥＭＥＤ(基于总单体质量),15ｍｉｎ后将反应液移入玻璃试管中密封,于25℃继续聚合反应24ｈ.取出胶块切成2ｍｍ厚片,在室温下于去离子水中浸泡5天,每隔10ｈ换水一次,得平衡溶胀胶片.
3　溶胀性能测定
3.1　溶胀率及收缩动力学的测定
　　Ｐ(ＮＩＰＡＭ ｃｏ ＡＤＭＯＡＢ)水凝胶在去离子水中于室温下达到溶胀平衡后,分别在每个温度保持24ｈ,用测重法测定在26～60℃之间的质量溶胀率Ｑ,并以此反映水凝胶的体积溶胀程度[5].
Ｑ=(Ｗｔ-Ｗｄ)/Ｗｄ(1)　　
达到溶胀平衡的溶胀率称为平衡溶胀率(ＥＳＲ):
ＥＳＲ=(Ｗｅ-Ｗｄ)/Ｗｄ(2)
式中Ｗｔ、Ｗｅ分别为某温度下凝胶的湿重与平衡状态水凝胶湿重,Ｗｄ为干胶质量.将室温下达到溶胀平衡的水凝胶圆片快速移至55℃去离子水中,水凝胶收缩失水发生退溶胀.每隔一定时间,记录水凝胶质量.由下式计算水凝胶中水的保留率(ＷＲ):
ＷＲ=(Ｗｔ-Ｗｄ)/(Ｗｅ-Ｗｄ)×100%(3)
　　凝胶的退溶胀速率(响应速率)用失水速率表示[6]:
ｌｎ[(Ｗｔ-Ｗｄｅ)/(Ｗ0-Ｗｄｅ)]=-ｋｄｔ(4)
式中Ｗ0、Ｗｄｅ分别为室温及退溶胀平衡时凝胶的质量,ｋｄ为速率常数,ｔ为退溶胀时间.
3.2　再溶胀动力学的测定
　　将Ｐ(ＮＩＰＡＭ ｃｏ ＡＤＭＯＡＢ)干胶浸泡在30℃蒸馏水中,测定不同溶胀时间对应的胶块质量,计算溶胀率Ｑ.
3.3　电解质浓度对溶胀行为的影响
　　将Ｐ(ＮＩＰＡＭ ｃｏ ＡＤＭＯＡＢ)干胶放入不同浓度(0.1、0.15、0.2及0.3ｍｏｌ Ｌ)的ＮａＣｌ溶液中,考察30℃时水凝胶的溶胀率随时间的变化.4　温度对水凝胶ＥＳＲ的影响温度对ＥＳＲ的影响如图1所示.由于ＥＳＲ在32～40℃之间急剧降低,推测各种水凝胶的ＬＣＳＴ位于此范围[5].温度低于ＬＣＳＴ时,ＥＳＲ随ＡＤＭＯＡＢ用量增加而增大,30℃时从28(ＮＡ1)增加到126(ＮＡ4);达到ＬＣＳＴ时ＥＳＲ急剧下降;超过ＬＣＳＴ时ＥＳＲ几乎趋于零.据Ｆｌｏｒｙ溶胀理论,凝胶的亲水性、内部总电荷量及交联密度是影响溶胀的主要因素[7].当温度低于ＬＣＳＴ时,氢键作用超过疏水作用,凝胶亲水性强,ＥＳＲ较大;温度达到以及超过ＬＣＳＴ时,氢键作用减弱,疏水作用起主导作用,水凝胶的ＥＳＲ急剧下降.引入ＡＤＭＯＡＢ组分后,其季铵盐部分在温度低于ＬＣＳＴ的水中离子化,凝胶亲水性增加,静电斥力使网络链扩展,ＥＳＲ随之增大;疏水烷基部分则使体系相分离趋势增加,ＡＤＭＯＡＢ对ＬＣＳＴ的影响视两者综合作用结果而定.可见,ＡＤＭＯＡＢ使凝胶在低于ＬＣＳＴ时ＥＳＲ增加、相转变前后体积的变化幅度增大,对温度的敏感程度增加[4].

5　水凝胶的收缩动力学及再溶胀动力学
   水凝胶收缩动力学曲线如图2所示.各水凝胶在短时间内剧烈失水后达平衡状态,共聚凝胶几乎彻底脱溶胀,ＷＲ趋于1%,均聚凝胶ＷＲ约为20%.

   为定量表征退溶胀过程,参照文献[6],将方程式(4)左侧ｌｎ[(Ｗｔ-Ｗｄｅ) (Ｗ0-Ｗｄｅ)]对退溶胀时间ｔ作图,结果见图3,进行线性拟合的相关系数大于0 985,表明该系列水凝胶的退溶胀过程可用一级动力学方程描述,由直线斜率得凝胶对应的退溶胀速率常数ｋｄ(见表1),ｋｄ随ＡＤＭＯＡＢ用量增加呈先增加后降低的趋势.表明引入ＡＤＭＯＡＢ组分后,其季铵盐亲水结构干扰了退溶胀过程中凝胶疏水致密表层的形成,有利于水的扩散[2],达到平衡时几乎完全失水,最终的ＷＲ低于均聚凝胶;而其疏水烷基部分、正离子基团与周围反离子间的偶极吸引作用均使体系的疏水作用增强[8],阻碍水从凝胶内部渗出,结果使ＡＤＭＯＡＢ对ｋｄ的影响随其用量而异.
   Ｐ(ＮＩＰＡＭ ｃｏ ＡＤＭＯＡＢ)干胶在去离子水中的再溶胀动力学曲线见图4,ＡＤＭＯＡＢ用量越大,再溶胀速率越快.干胶再溶胀初期满足下列动力学方程[10]:
(Ｗｔ-Ｗｄ)/(Ｗｅ-Ｗｄ)=ｋｔ(eｎ)(5)
式中ｋ是与凝胶结构相关的系数,指数ｎ是溶胀机理特性参数,其他各量物理意义同前.

　　对(5)式取对数,经线性回归,由斜率得对应于ＮＡ1、ＮＡ2、ＮＡ3及ＮＡ4的扩散特征指数ｎ,结果见表1.ｎ随ＡＤＭＯＡＢ用量增加而增大,共聚凝胶的ｎ>0.5,扩散为非Ｆｉｃｋｉａｎ模式,水的扩散速度与大分子链的松弛速度相当,表明ＡＤＭＯＡＢ的两亲性结构使凝胶亲水性增加的同时导致链段间作用力降低[8],使再溶胀速率明显比均聚物高.
6　电解质浓度对凝胶溶胀性能的影响
   凝胶在电解质溶液中的溶胀行为对生物医学领域的应用十分重要.为此,考察了不同浓度的ＮａＣｌ溶液对共聚水凝胶(ＮＡ3)溶胀性能的影响,并与均聚水凝胶(ＮＡ1)进行比较,结果见图5 ＮＡ3及ＮＡ1在ＮａＣｌ溶液中的溶胀率均低于各自在去离子水中的溶胀率.当ＮａＣｌ溶液浓度在0.1～0.3ｍｏｌ Ｌ之间变化时,ＮＡ3的溶胀率对ＮａＣｌ浓度依赖性不明显,并高于ＮＡ1在去离子水中溶胀同样时间的对应值.