下列隱形眼鏡材質單體,何者具有離子性且可提高含水量?
詳細解析
本題觀念
判斷隱形眼鏡材質單體是否具有離子性,關鍵在於聚合後是否能提供可解離的帶電基團;判斷是否能提高含水量,則要看親水基團、聚合物網絡與水分子的作用。兩個概念相關但不完全相同:有羥基或其他親水結構,可以增加吸水性,卻不一定會讓材料變成離子性。
甲基丙烯酸(methacrylic acid, MAA)含有羧酸基。羧酸在適當的酸鹼環境下可解離成羧酸根,形成帶電的聚合物鏈;鏈段之間的電荷排斥會使網絡膨潤,吸收更多水分。因此本題要找的是同時具備可離子化基團、又能提高水合程度的單體。
選項分析
A. 不正確。 甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate, MMA)是常見的中性甲基丙烯酸酯基礎單體,分子中沒有可提供羧酸根電荷的羧酸基。它不能對應本題所問的離子性、提高含水量作用。
B. 不正確。 乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA)具有兩個可聚合的甲基丙烯酸酯端,主要用途是形成交聯結構。交聯可增加鏡片的尺寸穩定性與機械強度,但它不是提供可解離電荷的離子性單體,過度交聯甚至可能限制網絡膨潤。
C. 正確。 甲基丙烯酸含羧酸基,聚合後可在適當條件下形成羧酸根。這些帶電基團造成聚合物鏈彼此排斥,促進水分進入並使水凝膠膨潤,因此能同時呈現離子性與提高含水量的效果。C 正是本題要求的材料特徵。
D. 不正確。 甲基丙烯酸甘油酯(glyceryl methacrylate, GMA)含有甘油衍生的羥基,具有親水性,能協助吸水;但親水不等於離子性。它不像甲基丙烯酸那樣提供可解離的羧酸基,因此不能作為本題的最佳答案。
答案解析
本題答案為 C。解題時先找具有酸、鹼或其他可解離基團的單體,再確認這個基團是否會增加水凝膠的水合與膨潤。甲基丙烯酸的羧酸基可部分解離成羧酸根,帶電鏈段的相互排斥會擴大聚合物網絡,使水分更容易進入。
A 是中性基礎單體,B 是交聯單體,D 雖然親水卻不具本題所需的離子性;只有 C 同時符合「具有離子性」與「可提高含水量」兩項條件。考試中很容易把「親水」直接等同於「離子性」,但兩者必須分開判斷。
核心知識點
- 離子性材料必須具有可解離、可帶電的基團;親水性本身不等於離子性。
- 甲基丙烯酸含羧酸基,可形成羧酸根,屬於離子性親水單體。
- 羧酸根造成聚合物鏈之間的電荷排斥,促進水凝膠膨潤與吸水。
- 甲基丙烯酸甲酯是中性基礎單體。
- 乙二醇二甲基丙烯酸酯主要是交聯單體,負責網絡穩定而非提供離子性。
- 甲基丙烯酸甘油酯因羥基而親水,但不能因此判定為離子性。
- 遇到材料題,應分別核對化學基團、電荷性質與水合結果。