孔型聚乙二醇叶酸共聚水凝胶的溶胀性能研究(4)
在多孔水凝胶中, 由于凝胶中存在众多微型空隙，且这些空隙间相互连接，因此溶液的传送速率便主要依靠毛细作用力而非依靠聚合物网络内的扩散作用。这样便大大提高了溶液的传送速率。这也就使得凝胶的溶胀和消溶胀时间与凝胶的三围尺寸的相关性大大减小，只要空隙足够多，那么凝胶的溶胀时间就能极大的缩短。因此, 多孔结构的水凝胶的溶胀和消溶胀率都得到了极大地提高。
1.4 多孔水凝胶的制备
孔型水凝胶的制备方法有很多种，其中最常用的方法有：冷冻干燥法、生孔剂法、模板法、相分离法、和发泡法等。
1.4.1 冷冻干燥法
冷冻干燥法是将溶胀后的水凝胶进行冷冻处理，冷冻的溶剂经真空升华而产生孔结构的原理来制备多孔水凝胶。其制备的方法是首先将无孔凝胶浸泡在水中进行吸水溶胀, 然后将水凝胶进行低温冷冻处理, 再用专用的仪器进行真空干燥, 使冷冻固化的溶剂直接气化, 从而使其在原来的位置留下孔洞。这种方法的优点是操作简单, 不需要与其他化学药剂接触,保持了水凝胶的纯净度， 无需高温或加热, 适用范围广[9]。
Kato 等[10] 以冷冻干燥方法分别制备了羟丙基纤文素(HPC) 和聚N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)快速响应多孔温敏性水凝胶。通过对比冷冻干燥和真空干燥凝胶的微观结构, 证明微孔结构形成于冻干过程。实验表明，通过控制凝胶溶胀时的吸水量可以控制凝胶的孔隙率和孔径分布。对于温敏性水凝胶来说，凝胶的吸水量可以通过控制凝胶溶胀时的温度来调节，从而获得要求的空隙率的凝胶。另一方面，冷冻时的温度也会对凝胶的空隙结构和分布产生一定的影响，不同冷冻温度下冰晶的成核及生长速率不同, 温度时成核慢又少, 则形成的孔径细大, 导致凝胶密度减小[11]。
对于温敏性水凝胶来说，冷冻干燥法制备的多孔温敏性水凝胶对温度的敏感性相较于无孔的水凝胶来说得到了大大的提高，使得其在药物传输、吸水及传感器方面的应用具有了更大的优势。但是该方法也有其自身的缺点，其缺点就在于制备的聚合物通常情况下都是无定形态，结晶度很低，因此可能会降低某些药物的稳定性[12]。Oxley 等[13]对其进行了改进, 提出了一种通过冷冻——解冻制备多孔水凝胶的方法，该方法的致孔机理与前述的方法基本相同，与前一种方法的主要区别在于制备中先将反应前驱体溶液低温冷冻，再用紫外光照射引发交联聚合，然后将聚合产物降至常温解冻。之后反复的进行冷冻—解冻处理，而后冻干产物获得多孔结构。用此方法制备的聚乙烯醇( PVA) 多孔水凝胶[14]经过反复冷冻—解冻的处理后仍能保持最初的多孔结构，并且结晶度较高，结构稳定性好，并且随着冷冻—解冻处理次数的增加，凝胶的结晶度也会逐渐增加，其机械性能也随之提高。