摘 要

众所周知，因为大分子体系的导电高分子和水凝胶均有其独特的重要性能，以至于导电水凝胶的应用价值十分之广阔。聚吡咯是一种具有良好导电性能的高分子聚合物，是当今科学界的热门材料。由于聚吡咯结构的特殊性，使得其不仅在化学和电化方面具有特殊的性质，同时还具有导电高分子不具备的柔韧性及可加工性，从而成为现代材料方面的热门话题。随着研究发现，单纯聚吡咯材料有着许多局限性，如果能与其它有机高分子复合则可得到具有优良特性的复合材料，因此通过加入特有的掺杂剂来改善载体材料的性能性质是个重要的突破口。本文主要想研究出由聚吡咯掺杂的导电水凝胶作为一种新型载药材料；研究结果也表明了：掺杂了聚吡咯的水凝胶对比普通载药材料在药物控释缓释及细胞修复等领域的性能更加出色。

关键词：导电水凝胶；电导率；导电高分子；聚吡咯；掺杂

Abstract

Due to the unique and important properties of the conductive polymer and hydrogels of the large molecular system，this makes the conductive water gel have a wide application value.And on the polypyrrole with conductive polymer flexible mechanical and machinability，on the other hand has a reversible chemical and electrochemical oxidation reducing，so as a research hotspot in recent years.Single polypyrrole has its limitations in application，and doped polypyrrole has excellent characteristics of composite materials，so finding the right doping agent to improve the electric property of conductive polymers are important.The main purpose of this paper is to study the conductive hydrogel which is doped by polypyrrole as a new type of loading agent. Study results also showed that: with drug-loading polypyrrole hydrogel contrast ordinary materials in drug controlled release and active cells coated biomedical fields such as good performance.

Key Words：conductive hydrogel；conductivity conductive；polymer polypyrrole ； doping

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 导电水凝胶的研究背景及意义 1

1.2导电水凝胶的发展概况 1

1.3水凝胶的背景及发展 1

1.4聚吡咯的研究背景及意义 2

1.5聚吡咯的发展概况 3

1.6掺杂聚吡咯的导电水凝胶的研究目的与意义 4

第2章 实验探究 7

2.1引言 7

2.2仪器及试剂介绍 7

2.3水凝胶的合成 8

2.4合成聚吡咯 8

2.4.3聚吡咯的化学氧化合成 8

2.4.4聚吡咯的电化学合成方法及条件优化 9

2.5聚吡咯掺杂水凝胶制备导电水凝胶 9

2.6红外光谱表征 9

2.7扫描电镜的拍摄 9

2.8 溶胀率的测定 9

2.9吸水率的测定 10

2.10电导率的测定 10

2.11 孔隙率的测定 10

第3章 结果分析与讨论 11

3.1水凝胶的合成优化与表征 11

3.1.1 羧甲基壳聚糖水凝胶的合成优化 11

3.1.2 羧甲基壳聚糖水凝胶的红外图谱 12

3.1.3溶胀率的分析 12

3.1.4吸水率数据分析 14

3.2聚吡咯的合成与表征 14

3.2.1电化学合成聚吡咯 14

3.2.2静态化学氧化合成法合成聚吡咯 17

3.2.3 三氯化铁化学氧化合成聚吡咯 18

3.2.3聚吡咯红外表征对比 19

3.3导电水凝胶的表征及分析 20

3.3.1扫描电镜数据分析 20

3.3.2孔隙率数据分析及对比 21

3.3.3形态表征 22

3.3.4电导率数据分析 23

第4章 总结 25

参考文献 26

致 谢 28

第1章 绪论

1.1 导电水凝胶的研究背景及意义

水凝胶可以被定义为在水中逐渐发送溶胀行为同时吸收着大量的水分而不进行溶解的高分子物质。高分子水凝胶是由高分子骨架、水、交联剂三者组成的三维组合结构，包含了一般化合物没有的复杂空间网状结构^[1]。水凝胶这种物质能对外界环境的刺激做出相应的变化，因此在载药释药领域有非常广泛的应用，同时部分水凝胶本身对人体组织修复有相当的促进效果，是一种非常热门的生物研究材料^[2]。

水凝胶是一种由亲水性聚合物所形成的不溶于水的高度交联系统，由于其具有含水量高，与人体组织力学性能相似等特点^[3]。导电水凝胶是水凝胶与导电聚合物（CPs）的复合物，这是一种在多个领域用途广泛的材料，可应用于神经组织修复、刺激细胞再生以及可控制药物释放体系等等^[4]。

导电水凝胶不仅有CPs的电性能，同时还有水凝胶的机械性能，这些优秀性能让它成为了可控制药物释放领域的新型热点材料。该体系可以达到很高的载药量水平，而且可以解决单纯CPs对中性药物加载不理想以及大体积药物无法从CPs体系中释放等问题。

1.2导电水凝胶的发展概况

在国内，汪辉亮教授，一名来自北京师范大学化学学院课题组的年轻学者，合成了一种新型的导电水凝胶，他用纯氢键交联的网络结构的基本方法，以聚乙烯醇和单宁酸为原材料，合成了导电水凝胶。曹毅、蒋青和王炜教授，三位来自南京大学物理学院的科学家，合作制备了一种全新的特殊水凝胶。这种水凝胶有两重网络结构，分别是以短肽结合形成的第一网络和以化学交联聚丙烯酰胺的第二网络。这是前人从来没有研究过的领域，这种水凝胶的特性就源于其内部分子的快速破坏和重组特殊性^[5]。

在国外， Heeger，MacDiarrmid和Shirakawa，著名的化学领域的专家教授，2000年的诺贝尔化学奖的获得者，他们在导电高分子领域的一些实验研究，引起了许多年轻有为的科学工作者对导电高分子的浓厚兴趣。由于导电高分子基导电水凝胶具有良好的机械性能和溶胀性能，越来越多的人开始在电传感器(electrosensor)，电容器(capacitor)，电机械促动器(electromechanical actuator)和人造肌肉(artificialmuscle)等领域对它进行研究，使得导电高分子基导电水凝胶在科学界来获得了越来越多的关注^[6]。