pH响应性高分子水凝胶因其在pH条件改变的情况下能够发生尺寸响应，产生溶胀度的变化及形状变化，因而可运用于分离材料、化学机械、药物缓释及酶固定材料等各方面。 本文以聚丙烯腈纤维为原料制备了pH响应性高分子水凝胶，研究了其不同pH条件下的力学性能和pH响应性能，并对其力学性能和pH响应性过程中的离子扩散行为建立了相应的数学模型，得到了与实验数据基本吻合的理论结果。 在力学性能部分，实验测定了水凝胶的应力——应变行为、负荷下的响应性能和蠕变性能。实验结果发现，pH响应性高分子水凝胶的力学性能符合一般橡胶体的弹性规律，却受到pH条件的约束，在酸性条件下表现为“大形变，小模量”，而碱性条件下则表现为“小形变，大模量”的特点。在建模过程中，本文首先对橡胶的弹性理论进行了探讨，结合橡胶大形变时链段运动受阻的特点，提出了运用等效自由旋转链的处理方法，对橡胶状态方程进行了非高斯链修正，得到了更为符合实际情况的理论曲线。然后，结合水凝胶的力学性能还会受到溶胀度影响的特点，建立了相应的模型。 在水凝胶的pH响应性能部分，实验测定了水凝胶的静态pH响应性能，负载下水凝胶的循环pH特性，以及盐效应对其的影响，同时测定了pH响应性过程中H+与OH-在水凝胶内部的扩散动力学过程。静态pH响应实验表明，水凝胶的pH响应速度和伸缩程度在酸性条件下明显好于碱性条件；而循环pH响应结果显示，从酸性条件到碱性条件的pH响应与从碱性条件到酸性条件的pH响应也存在不同的形式；盐效应的研究则发现高离子浓度能对水凝胶的响应产生作用。 由于水凝胶响应过程中外部离子向内部网络扩散时，外部离子浓度将逐渐降低，同时扩散进网络中的H+或OH-与网络中的OH-或H+存在化学反应，因而本文建立了其扩散过程具有非恒源和存在化学反应的双重特点的离子扩散模型，与实验结果的对比研究，其扩散曲线与实验结果基本一致。在此基础上，实验测定了抗癌药物5－氟脲嘧啶在pH响应性水凝胶中的分子扩散行为，并且通过改变体系的pH值比较了几种不同的分子扩散曲线，为pH响应性水凝胶在药物释放方面的应用提供了实验参考。