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二元共聚水凝胶软接触透镜材料的合成及性能研究

肖前进  
【摘要】: N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和甲基丙烯酸β—羟乙酯(HEMA)由于具有优异生理性能已经得到了广泛的应用。其中HEMA与NVP的共聚物水凝胶作为软质角膜接触透镜材料(隐形眼镜)和药物缓释控制材料在国外已得到了深入的研究与应用,而国内这方面的研究与应用相对处于比较落后的状态,目前市场上尚无自己知识产权的隐形眼镜品牌出售。本文正是根据这一理论与现实的需要,系统性、基础性地研究了二元共聚水凝胶的合成工艺与它的性能。主要的研究内容有: 在HEMA中加入MMA、EMA以及BMA共聚,结果发现水凝胶材料的机械性能得到较大的提高。同时通过实验发现,EMA与HEMA共聚合成的水凝胶材料的机械性能与吸水性能明显优于其它两种材料。 与此相反的是,由于NVP的亲水性与空间立体结构性,NVP结构单元的引入可以提高它的含水量。单因素实验和正交实验结果表明,合成HEMA-NVP共聚物水凝胶的最佳工艺条件为:NVP添加量(20%Wt)、引发剂量(0.1%Wt)以及交联剂量(0.2%Wt)、反应温度为80℃下反应16小时。 HEMA-NVP的共聚属于典型的自由基共聚合反应,其共聚过程中转化率与时间的关系符合自由基共聚的特征。共聚物产物的结果分析表明,共聚物的组成与Mayo-Lewis方程式相吻合,它的组成可由Mayo-Lewis方程计算得出。 水凝胶分子中的水是以“结合水”和“自由水”的形式存在的。几种共聚物水凝胶的DSC谱图表明,水凝胶的结合水主要是由HEMA引入的,亲水性单体NVP的加入主要使它“自由水”的量增加。 水凝胶吸水溶胀的过程是扩散与驰豫的过程,如溶胀初期扩散作用占主导,则会出现“过量吸水”现象。水凝胶的溶胀过程受到溶胀温度、共聚物组成种类及配比以及溶液中离子浓度的影响。实验结果表明,25℃时,这几种水凝胶软接触透镜材料在水中的溶胀过程基本上与它的溶胀动力学方程相吻合。


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