有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料的研究

论文摘要

针对水凝胶角膜接触镜材料透氧性能较差的缺陷，本文利用硅氧烷材料分子结构蓬松、有利于氧气渗透的特点，采用γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）与甲基丙烯酸2-羟基乙酯（HEMA）以及N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）共聚制备具有较高透氧性能的有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料，研究了单体选择对材料性能的影响，并初步研究了材料对抗菌药物氯霉素的缓释作用。 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料可以采用本体共聚法制备，以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，在80℃下反应28小时，反应产物溶胀之后具有良好的光学透明性和折光率稳定性，其拉伸强度随NVP用量的增加而降低，随KH570用量的增加而增大。IR及DSC分析结果表明，产物是共聚物而不是均聚物的简单混合。 采用重量法和TG法研究了有机硅改性共聚物水凝胶材料的溶胀行为。结果表明，水凝胶膜的饱和含水量随温度的变化不大，但随溶液中NaCl的浓度增大而降低；水凝胶膜在溶胀过程中出现过量溶胀现象，其特征溶胀指数与菲克溶胀的特征溶胀指数0.45～0.5相差较大，其溶胀动力学属于非菲克型溶胀类型。偏离菲克溶胀动力学模型的原因在于大分子链舒张需要较长时间，交联网络之间的大分子链松弛时间不可忽略。水凝胶膜的含水量和线性溶胀率随NVP含量增大而增大，随KH570含量增大而减小。 探讨了有机硅改性共聚物水凝胶角膜接触镜材料的脱水机理，提出可采用两种极限情况下的幂律模型来描述其脱水机理：即动力学级数n=0.5和n=1。当n=1时，水凝胶的失水率（Mt／Moc）与时间t成正比，为蒸发阶段，是脱水的最初阶段；随后的脱水阶段中n=0.5，水凝胶的Mt／Moc与时间t1／2成正比，称为扩散阶段。有机硅改性共聚物水凝胶角膜接触镜材料的脱水速率随单体NVP和KH570质量百分含量的增加而降低，脱水速率随脱水温度的升高而提高，随盐离子浓度的增加而降低。而总脱水百分含量随单体NVP用量的增加而提高，随KH570用量的增加先提高后降低。 采用等压渗透法研究了有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料的通透性。结果表明，随温度升高、水凝胶材料中NVP组分的含量增大，有机硅改性共聚物水凝胶角膜接触镜材料的钠离子扩散系数增大；随水凝胶材料中KH570组分的含量

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 论文的主要创新与贡献
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 角膜接触镜材料的研究现状
• 1.2.1 硬性不透气性角膜接触镜材料
• 1.2.2 硬性透气性角膜接触镜材料
• 1.2.3 软性非亲水性角膜接触镜材料
• 1.2.4 水凝胶角膜接触镜材料
• 1.3 角膜接触镜材料的性能要求及其发展趋势
• 1.3.1 角膜接触镜材料的性能要求
• 1.3.2 水凝胶角膜接触镜材料的应用
• 1.3.3 水凝胶角膜接触镜材料的制备方法
• 1.3.4 角膜接触镜材料的发展趋势
• 1.4 水凝胶角膜接触镜材料的合成单体选择
• 1.5 研究目标与研究内容
• 1.5.1 研究目标
• 1.5.2 主要研究内容
• 1.5.3 课题来源
• 1.6 本章小结
• 第2章 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 水凝胶的制备
• 2.2.3 红外光谱
• 2.2.4 光学性能测试
• 2.2.5 拉伸强度测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 红外光谱分析
• 2.3.2 水凝胶交联结构的形成
• 2.3.3 反应工艺条件对单体残留量的影响
• 2.3.4 单体配比对总单体转化率的影响
• 2.3.5 反应温度对总单体转化率的影响
• 2.3.6 NVP对水凝胶角膜接触镜材料拉伸强度和透光率的影响
• 2.3.7 KH570对水凝胶角膜接触镜材料拉伸强度和透光率的影响
• 2.3.8 光学性能
• 2.3.9 差热分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料的溶胀性
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 水凝胶含水量的测定
• 3.2.3 水凝胶膜线性溶胀率的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 温度的影响
• 3.3.2 离子浓度的影响
• 3.3.3 KH570的影响
• 3.3.4 NVP的影响
• 3.3.5 含水量对水凝胶膜线性溶胀率的影响
• 3.3.6 有机硅改性共聚物水凝胶膜的溶胀动力学
• 3.4 本章小结
• 第4章 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料的脱水性
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 脱水速度的测定
• 4.2.3 热失重分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 水凝胶膜的脱水过程
• 4.3.2 水凝胶中水的特异性对脱水过程的影响
• 4.3.3 水凝胶膜的脱水动力学
• 4.3.4 温度对共聚物水凝胶膜脱水速度的影响
• 4.3.5 单体组成对共聚物水凝胶膜脱水速度的影响
• 4.3.6 NaCl对共聚物水凝胶膜脱水速度的影响
• 4.3.7 热失重分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料的通透性
• 5.1 前言
• +通透性'>5.2 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料的Na⁺通透性
• +在有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料中的扩散作用'>5.2.1 Na⁺在有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料中的扩散作用
• 5.2.2 实验部分
• 5.2.3 结果与讨论
• 5.3 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料的透氧性能
• 5.3.1 实验部分
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.4 本章小结
• 第6章 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料对BSA的吸附作用
• 6.1 前言
• 6.2 实验
• 6.2.1 仪器与试剂
• 6.2.2 实验方法
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 BSA浓度与BSA吸附量的关系
• 6.3.2 吸附时间与BSA吸附量的关系
• 6.3.3 pH值与BSA吸附量的关系
• 6.3.4 NaCl浓度与BSA吸附量的关系
• 6.3.5 水凝胶组成与BSA吸附量的关系
• 6.3.6 BSA的溶出率
• 6.3.7 BSA在水凝胶上的吸附过程
• 6.4 本章小结
• 第7章 有机硅改性水凝胶角膜接触镜材料缓释氯霉素的性能
• 7.1 前言
• 7.2 实验
• 7.2.1 仪器与试剂
• 7.2.2 含硅水凝胶对氯霉素的吸收
• 7.2.3 含硅水凝胶对氯霉素的缓释作用
• 7.2.4 氯霉素浓度的测定
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 浓度对氯霉素吸收量的影响
• 7.3.2 温度对氯霉素吸收量的影响
• 7.3.3 NaCl浓度对氯霉素吸收量的影响
• 7.3.4 单体组成对氯霉素吸收量的影响
• 7.3.5 水凝胶的单体组成对氯霉素释放量的影响
• 7.3.6 氯霉素的缓释动力学
• 7.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的研究项目
• 致谢