полимерные гидрогели

ПОЛИМЕРНЫЕ ГИДРОГЕЛИ

сшитые полимеры на основе гидрофильных макромолекул, способные к равновесному и обратимому набуханию в воде и водных растворах. Величины степени т. наз. своб. набухания (в деионизованной воде) лежат в интервале от 0,5–1 мл (слабонабухающие П. г.) до неск. литров (сильнонабухающие П. г.) на 1 г сухого вещества и определяют области использования этих материалов.

Осн. методы получения П. г.: радикальная полимеризация гидрофильных мономеров (напр., акриламида, гидроксил-алкилметакрилатов, акриловой кислоты и ее солей, N-винил-пирролидона) в присутствии сшивающих агентов (этиленгликольдиметакрилата, метилен-бис-акриламида или др.); сшивание гидрофильных олигомеров (напр., олигоэтиленгликолей) или полимеров (полиакриламида, полиэтиленоксида, поливинилового спирта, поликислот, полиаминов или др.) обычными методами синтеза сетчатых полимеров; прививка указанных выше мономеров к прир. полимерам (крахмал, целлюлозу и ее эфиры, декстран, желатин), обеспечивающие образование сетки; хим. реакции полимеров, напр. гидролиз сшитого и (или) привитого полиакрило-нитрила.

Степень набухания П. г. зависит от природы макромолекул, гл. обр. от их сродства к воде, степени сшивания, доли ионогенных групп, а также от внеш. условий (температуры, давления, pH и ионной силы раствора). Зависимость степени набухания П. г. от указанных параметров качественно описывается уравнениями термодинамики набухания сетчатых полимеров. Сильнонабухающие П. г. обычно являются полиэлектролитами: взаимное отталкивание связанных с полимерной сеткой одноименно заряженных групп повышает степень набухания П. г., однако подавление диссоциации ионогенных групп, а также их экранирование при увеличении ионной силы раствора резко (иногда катастрофически) снижают набухание П. г. Такое явление (коллапс) м. б. обусловлено также сорбцией многозарядных противоионов или введением "плохого" растворителя.

Применяют П. г. в медицине для создания контактных глазных линз (чаще всего П. г. на основе гидроксиэтил-метакрилата), терапевтич. транспортных систем и искусств, эмболов (микросфер), в эндопротезировании, ожоговой терапии, в санитарии — как влагопоглощающее средство (крови, мочи, пота и т. п.). Сильнонабухающие П. г. используют в сельском хозяйстве для повышения влагоемкости почв и грунтов, снижения водопотребления (П. г. на основе полиакриламида, полиэтиленоксида, привитых полимеров акриловой кислоты на крахмале), а также для создания искусств. растит. сред ("солнечных прудов", аккумулирующих солнечную энергию), антизапотевающих покрытий и др.

^{Лит.: Hydrogels for medical and related applications, ed. by J. D. Andrade, N. Y., 1976 (Amer. Chem. Soc. Symp. Sen, № 31); Masuda F., "Chem. Econ. Eng. Rev.", 1983, v. 15,№ и, p. 19–22; Azzam R. A. I., "Commun. Soil Sd. Plant Anal.", 1983, v. 14, p. 739–60.}

_{К. С. Казанский}