Adv Polym Sci (2020) 285: 165–210
https://doi.org/10.1007/12_2019_54
© Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 10 April 2020
Hydrophobically Associating Hydrogels
with Microphase-Separated Morphologies
Bryan D. Vogt and R. A. Weiss
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
2 Fluorinated Amphiphilic Copolymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
2.1 Synthesis of Fluorinated Amphiphilic Copolymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
2.2 Preparation of Hydrophobically Associating Supramolecular Hydrogels . . . . . . . . . . . 171
2.3 Hydrogel Microstructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.4 Direct Extrusion of Hydrogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
2.5 Self-Healing Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
2.6 Mechanical Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
3.1 Injectable Hydrogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
3.2 Electrospinning Hydrogel Fiber Mats for Potential Tissue Scaffolds . . . . . . . . . . . . . . . 191
3.3 Controlled Drug Release . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
3.4 Antifreeze Hydrogel . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 197
3.5 Shape Memory Hydrogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Abstract Hydrophobically associating hydrogels based on copolymers of a watersoluble monomer with a fluoroacrylate or fluoromethacrylate possess microphaseseparated morphologies that provide unique properties. Physical crosslinks in these
B. D. Vogt
Department of Chemical Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA,
USA
e-mail: bdv5051@psu.edu
R. A. Weiss (*)
Department of Polymer Engineering, University of Akron, Lenox, MA, USA
e-mail: rweiss@uakron.edu
https://doi.org/10.1007/12_2019_54
© Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 10 April 2020
Hydrophobically Associating Hydrogels
with Microphase-Separated Morphologies
Bryan D. Vogt and R. A. Weiss
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
2 Fluorinated Amphiphilic Copolymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
2.1 Synthesis of Fluorinated Amphiphilic Copolymers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
2.2 Preparation of Hydrophobically Associating Supramolecular Hydrogels . . . . . . . . . . . 171
2.3 Hydrogel Microstructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.4 Direct Extrusion of Hydrogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
2.5 Self-Healing Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
2.6 Mechanical Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
3 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
3.1 Injectable Hydrogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
3.2 Electrospinning Hydrogel Fiber Mats for Potential Tissue Scaffolds . . . . . . . . . . . . . . . 191
3.3 Controlled Drug Release . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
3.4 Antifreeze Hydrogel . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 197
3.5 Shape Memory Hydrogels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Abstract Hydrophobically associating hydrogels based on copolymers of a watersoluble monomer with a fluoroacrylate or fluoromethacrylate possess microphaseseparated morphologies that provide unique properties. Physical crosslinks in these
B. D. Vogt
Department of Chemical Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA,
USA
e-mail: bdv5051@psu.edu
R. A. Weiss (*)
Department of Polymer Engineering, University of Akron, Lenox, MA, USA
e-mail: rweiss@uakron.edu