第一篇：水凝膠軟隱形眼鏡材料研究進(jìn)展

水凝膠軟隱形眼鏡材料研究進(jìn)展

摘要：介紹了用作軟隱形眼鏡（SCL）的水凝膠材料；介紹了材料的性能要求；綜述了用于SCL水凝膠材料新研究進(jìn)展，包括互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠、藥物控制釋放水凝膠及改性硅水凝膠。

關(guān)鍵詞：水凝膠；軟隱形眼鏡

Research Progress on Hydrogel Soft Contact Lens

Materials

Abstract: The application of hydrogel in Soft Contact Lens(SCL)was introduced.The properties of materials for SCL were also introduced.And the research development of SCL was reviewed, including interpenetrating polymer network hydrogel, drug controlled-release hydrogel and modified silicone hydrogel.Keywords: hydrogel;soft contact lens 0引言

水凝膠是一種能在水中溶脹并保持大量水分而又不被溶解的交聯(lián)聚合物，是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水，并能被賦予一定的光學(xué)性能，因此成為制造軟隱形眼鏡（SCL）的首選材料。

1軟隱形眼鏡水凝膠材料

最早的軟隱形眼鏡由HEMA材料制成，含水量在30%左右，這種材料柔軟、具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，生物相容性好，但透光性及透氧性不理想。目前市售的隱形眼鏡材料仍然是以PHEMA為首的丙烯酸衍生物及其與其他幾種單體的共聚物,以及含水量高的聚N-乙烯基吡咯烷酮(PNVP)及其衍生物[1]。

2水凝膠軟隱形眼鏡材料性能要求

軟質(zhì)隱形眼鏡與人的眼角膜接觸,當(dāng)光通過眼鏡時(shí)要發(fā)生折射.這決定了軟質(zhì)隱形眼鏡必須具備這些條件:a生物相容性；b良好的光學(xué)性能；c 透氧性能；d對(duì)蛋白質(zhì)及酯類吸附較少；e親水性及保濕性；f一定的機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量。

3軟隱形眼鏡新型水凝膠

3.1互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠

為了保證透光性能要求，隱形眼鏡應(yīng)具有各向同性的結(jié)構(gòu)，Wang[2]等用聚（2-甲基丙烯酸羥乙酯）（PHEMA）與聚(2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿)（PMPC）制備連續(xù)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物（IPNs），通過接觸角測試表明該互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物水凝膠表面親水性好于PHEMA，BCA蛋白濃度測定可知該網(wǎng)絡(luò)體系對(duì)蛋白質(zhì)吸附明顯低于PHEMA。這些結(jié)果表明基于PHEMA與PMPC的互穿網(wǎng)絡(luò)體系聚合物在眼科生物材料方面有很大發(fā)展。3.2藥物控制釋放水凝膠

為了提高眼藥的利用率以及減少副作用，眼藥緩釋水凝膠材料應(yīng)該具有較大的藥物負(fù)載量,同時(shí)眼藥的緩釋過程是可控制的,而且在藥物儲(chǔ)存與釋放過程中水凝膠能保持其形狀、光學(xué)性能以及透氧性。Jose Fernando Rosa dos Santos[3-4 ]等在溫和條件下將β-環(huán)狀糊精單元接枝到PHEMA 網(wǎng)絡(luò),相比于PHEMA 其藥物裝載得到改善,能防止藥物漏出,即使較大量的β-環(huán)狀糊精單元存在時(shí)凝膠力學(xué)性能也不受影響。3.3改性硅水凝膠

用作隱形眼鏡的水凝膠必須有良好的透氧性能，提高自由水的含量可以提高水凝膠的透氧性能。用于軟隱形眼鏡的硅水凝膠表面性質(zhì)在生物相容性及蛋白質(zhì)沉積方面起很大作用，Sun[5]等通過常壓輝光放電等離子體（APGDP）接枝共聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿（MPC），改善硅水凝膠的表面親水性及蛋白沉積阻力。MPC接枝共聚硅水凝膠接觸角為55°，結(jié)果表明MPC接枝聚合顯著改善硅水凝膠的親水性。

參考文獻(xiàn)

[1] Jindrich Kopecek.Hydrogels: From Soft Contact Lenses and Implants to Self-Assembled Nanomaterials[J].Journal of Polymer Science,2009,(47):5929-5946.[2] Wang, Jingjing, Li, Xinsong.Enhancing Protein Resistance of Hydrogels Based on Poly(2-hydroxyethyl methacrylate)and Poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)with Interpenetrating Network Structure[J].Jouranl of Applied Polymer Science,2011, 121(6):3347-3352

[3] Jose Fernando Rosa dos Santos.Poly(hydroxyethyl methacrylate-co-methacrylated-b-cyclodextrin)hydrogels :Synthesis , cytocompatibility mechanical properties and drug loading/ release properties [ J ].Acta Biomater ,2008 ,(4):745-755.[4]Jose Fernando Rosa dos Santos.Soft contact lenses functionalized with pendant cyclodextrins for controlled drug delivery [J].Biomaterials , 2009 ,(30):1348-1355.[5] Sun,Fuqian.Improving hydrophilicity and protein resistance of silicone hydrogel by plasma induced graft polymerization of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine[J].E-Polymers.2011,(42):1-11

第二篇：(附件4)軟巖富水隧道各部位變形監(jiān)測及分析

附件4 關(guān)于軟巖富水隧道初支變形監(jiān)測及分析 工程背景

福寶山隧道位于湖北省利川市境內(nèi)，齊耀山背斜東南翼，出露以砂巖為主的須家河組和泥巖夾砂巖、頁巖、泥灰?guī)r為主的巴東組地層。該區(qū)大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來源。地表地形起較伏大，溝谷切割較深；地下水以裂隙滲流為主，地下水位基本連續(xù)；地表地下水露頭極少。測區(qū)內(nèi)T[3]xj及J[1]z的碎屑巖類為透水層，T[2]b地層為阻水層，在二者交界處（一般在山前坡腳處）易形成下降泉或上升泉，故山前一般地下水較發(fā)育。向斜為儲(chǔ)水構(gòu)造，在其軸部含水量豐富，是新建渝利鐵路六大高風(fēng)險(xiǎn)隧道之一。

其中中鐵五局一公司隧道十隊(duì)負(fù)責(zé)施工的DK259+016～DK258+200段圍巖以泥巖為主，夾薄層砂巖，圍巖破碎～極破碎，巖質(zhì)軟，含水（滲水），局部呈雨淋狀，圍巖級(jí)別為Ⅳ～Ⅴ級(jí)，穩(wěn)定性差，泥巖膨脹系數(shù)高達(dá)1.78。隧道初支面變形嚴(yán)重（見圖1，圖2），給前期的施工帶來了極大的困難。

圖1

圖2 隧道監(jiān)測方案

由于地質(zhì)條件比較差，采用三臺(tái)階七步法開挖，開挖與支護(hù)的步序多，且泥巖膨脹系數(shù)較高，尤其是富水地段，直接影響著隧道圍巖和襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，特別是初期支護(hù)階段，受力更為復(fù)雜，而目前國內(nèi)可供借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)不多，施工方法都還不太成熟。復(fù)雜的環(huán)境條件對(duì)地面沉降控制提出了非常高的要求。一進(jìn)入該地段，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)型式、施工工藝、開挖后圍巖應(yīng)力重分布和現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)得出：1）拱頂主要為上部圍巖產(chǎn)生的豎向應(yīng)力；2）拱腰上中臺(tái)階連接處受到豎向和橫向應(yīng)力的作用，主要變現(xiàn)形式還是以下沉為主；3）中下臺(tái)階連接處受到上部環(huán)向軸力傳遞和附近圍巖擠出效應(yīng)的疊加影響，主要表現(xiàn)以凈空收斂為主；4）內(nèi)軌頂上1m處受到附近圍巖擠出效應(yīng)的影響，表現(xiàn)為凈空收斂。監(jiān)測項(xiàng)目和典型測點(diǎn)布置斷面如表l和圖3所示。根據(jù)鐵路規(guī)范對(duì)布置點(diǎn)進(jìn)行每日一測，直至仰拱施工完畢成環(huán)。

表1 隧道變形監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測項(xiàng)目測點(diǎn)布置部位拱頂沉降沿初期支護(hù)每5-10在拱頂布置一個(gè)點(diǎn)沿初期支護(hù)每5-10在上中臺(tái)階連接位置左右各布置一個(gè)點(diǎn)沿初期支護(hù)每5-10在中下臺(tái)階連接處布置一處測點(diǎn)沿初期支護(hù)每5-10在內(nèi)軌頂上1位置布置一處測點(diǎn)拱腰沉降水平收斂1水平收斂2

拱頂沉降拱腰沉降拱腰沉降水平收斂1水平收斂2內(nèi)軌頂圖3 典型斷面測點(diǎn)布置圖3 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析

本文重點(diǎn)對(duì)典型部位的變形監(jiān)測成果進(jìn)行了分析研究。3.1 拱頂沉降

下圖4所示為初支結(jié)構(gòu)施作后拱頂沉降量隨時(shí)間的變化曲線，可以看出： 1）拱頂由于受到上部豎向應(yīng)力的作用，存在較大的沉降量，在10～15cm之間。2）由于DK258+925～905段水壓較大，掌子面呈雨淋狀，透過初支面滲出，此段沉降量相比于DK258+950～925段大5cm。

3）初支結(jié)構(gòu)在上臺(tái)階支護(hù)成型初期和下部臺(tái)階開挖的時(shí)候變形量占有較大比例。其中爆破對(duì)圍巖和初支結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)是主要因素，另外，初支結(jié)構(gòu)的自身重量（噴射混凝土）也會(huì)對(duì)沉降產(chǎn)生一部分影響。

初支拱頂沉降時(shí)程曲線圖160.00140.00120.00下沉量/mm100.0080.0060.0040.0020.000.00***17192123時(shí)間/dDK258+940DK258+920DK258+910

圖4 DK258+940~910段初支拱頂沉降時(shí)程曲線圖

3.2 拱腰沉降

下圖5所示為初支結(jié)構(gòu)施作后拱腰沉降量隨時(shí)間的變化曲線，可以看出： 1）拱腰由于部分應(yīng)力轉(zhuǎn)化成水平收斂，沉降量與拱頂相比要小，在10～12cm之間。但收斂量相對(duì)沉降量較小，變形還是以沉降為主。

2）通過對(duì)拱腰位置沉降樁的觀測可以充分證明，其中爆破對(duì)圍巖的擾動(dòng)會(huì)對(duì)初支結(jié)構(gòu)造成較大的影響。DK258+920中下臺(tái)階左線和右線施工時(shí)間間隔為四天，因此時(shí)沉曲線也相應(yīng)的向后位移四天。而DK258+910處左右線施工間隔僅為一天，因此時(shí)沉曲線位移并不大，兩條曲線幾乎是一致的。3）由于此段隧道埋深均在50米以上，巖層傾角不大，幾乎與隧道內(nèi)軌頂線是平行的，因此未產(chǎn)生偏壓，左右線拱腰沉降量相差不大。

初支拱腰沉降時(shí)程曲線圖120.00100.00下沉量/mm80.0060.0040.0020.000.00135791113時(shí)間/d151719DK258+920右腰DK258+920左腰DK258+910右腰DK258+910左腰

圖5 DK258+925~905段初支拱腰沉降時(shí)程曲線圖

3.3 水平收斂

下圖6所示為初支結(jié)構(gòu)施作后水平收斂量隨時(shí)間的變化曲線，可以看出： 1）DK258+925～905段水壓較大，掌子面呈雨淋狀，透過初支面滲出，泥巖在富水地段長期受水侵蝕，由膨脹引起的擠出效應(yīng)更明顯，因此與此段沉降量一樣，相比于DK258+950～925段要大。

2）通過水平收斂量測數(shù)據(jù)分析可以得出仰拱開挖和施工對(duì)相應(yīng)里程的水平收斂影響較大，原先趨于穩(wěn)定的水平收斂出現(xiàn)二次較大的收斂變化，并以20mm/d的速度遞增，由于擠壓速率過快，下臺(tái)階局部會(huì)出現(xiàn)橫向裂縫，沿著仰拱施作方向發(fā)育（見圖2）；在兩環(huán)仰拱開挖連接處存在受力差異還會(huì)出現(xiàn)沿環(huán)向的裂縫（見圖1）。因此，仰拱開挖后必須加快施工進(jìn)度，確保工程安全。

3）通過DK258+920位置兩個(gè)收斂觀測點(diǎn)的比較，2號(hào)觀測點(diǎn)較之1號(hào)觀測點(diǎn)水平收斂值更大。在初支落底到仰拱開挖之前2號(hào)收斂觀測點(diǎn)（內(nèi)軌頂上1m位置）相比1號(hào)觀測點(diǎn)（中下臺(tái)階連接位置）收斂值要小，此階段初支中部位置水平收斂較大；而在仰拱開挖和施工階段，2號(hào)收斂觀測點(diǎn)相比1號(hào)觀測點(diǎn)收斂時(shí)程曲線跨越幅度更大，在此階段，初支下部位置收斂值變化較之中部位置要大得多。

4）仰拱施工完畢后收斂基本無變化，曲線趨于平穩(wěn)。

初支收斂時(shí)程曲線圖160.00140.00120.00100.0080.0060.0040.0020.000.00***1719時(shí)間/d

圖6 DK258+950~905段初支水平收斂時(shí)程曲線圖

DK258+920水平收斂1號(hào)觀測點(diǎn)DK258+920水平收斂2號(hào)觀測點(diǎn)DK258+940水平收斂1號(hào)觀測點(diǎn)凈空收斂量/mm4 施工測量及保護(hù)措施

通過對(duì)DK258+950~905段監(jiān)控量測及數(shù)據(jù)分析，為了保證工程的安全，有效控制初期支護(hù)變形的發(fā)展。施工中采取了以下措施：

1）根據(jù)監(jiān)控量測提供的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同圍巖特點(diǎn)制定不同的預(yù)留沉降、收斂值。泥巖浸水地段全環(huán)放大15cm放樣，遇到前方掌子面滲水呈雨淋狀或出現(xiàn)股水，提前一環(huán)將預(yù)留值放大至20cm。

2）針對(duì)富水軟巖地段穩(wěn)定性很差的情況，對(duì)松散地層進(jìn)行注漿加固，從而改善支護(hù)結(jié)構(gòu)受力情況，達(dá)到加固土體和止水的目的。（見圖1）3）嚴(yán)格控制進(jìn)尺長度，開挖后立即施作初期支護(hù)，將上部地層壓力傳到未被擾動(dòng)巖層上，并進(jìn)一步通過樁傳到深部地層中，保證圍巖的穩(wěn)定。型鋼腳趾用木楔子墊緊，嚴(yán)禁在腳趾位置回填虛碴。

4）仰拱和二襯施工及時(shí)更近，保證安全距離，尤其是加快仰拱施作。隧道雖然屬于軟巖富水隧道，且斷面尺寸比較大，但由于施工過程中結(jié)合監(jiān)測資料反饋信息及時(shí)采取了有效的工程措施來控制變形，因此整個(gè)隧道施工過程中，除局部初期支護(hù)出現(xiàn)不可避免的開裂現(xiàn)象和侵限外，之后將近一千米的施工均為出現(xiàn)侵限現(xiàn)象，并且很好的保證了工程進(jìn)度，并在2010年9月份創(chuàng)出了Ⅳ級(jí)圍巖三臺(tái)階工法開挖支護(hù)141米的公司記錄。