高强度多孔聚乙烯醇水凝胶的制备

为制备兼顾多孔性和高强度的水凝胶,本研究利用循环冷冻和冷冻干燥联用设计和制备了一系列聚乙烯醇水凝胶。从聚乙烯醇溶液的浓度、循环冷冻次数、单次冷冻时长三个方面对水凝胶的力学性能、内部微观形貌、含水量进行了研究。结果表明:以质量分数14%浓度的聚乙烯醇水溶液经过3次循环冷冻过程(16h冷冻,8h解冻)和液氮冷冻冰干后的支架,再经溶胀平衡后得到的PVA水凝胶具有最佳的力学性能,此时PVA水凝胶的拉伸强度为5.74MPa,断裂伸长率为347%;改变循环冷冻次数可有效地调节PVA水凝胶的含水量;水凝胶力学性能提高来源于体系结晶度的增大。     

冻融法制备微米级Fe3O4/聚乙烯醇磁性水凝胶及其磁力学性能研究

以微米级Fe3O4粉末和聚乙烯醇(PVA)为原料,采用反复冷冻-融化技术(冻融)制备了Fe3O4/PVA磁性水凝胶,研究了磁性水凝胶的力学性能、磁场阈值,磁性能等随Fe3O4的含量及冻融次数的变化行为,并使用扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)分别研究了Fe3O4/PVA磁性水凝胶的微观形貌和结晶性能.结果表明随冻融循环次数的增加,Fe3O4/PVA磁性水凝胶的力学性能、磁场阈值,及磁性能等均随Fe3O4的含量及冻融次数显著变化;Fe3O4在磁性水凝胶中分布均匀,PVA水凝胶经反复冷冻-融化后结晶性能有所提高.     

壳聚糖与聚乙烯醇磁性水凝胶的制备和性能研究

采用反复冷冻-融化技术(冻融)制备了Fe3O4/PVA/CS磁性水凝胶,并以相同方法制备了不交联、不掺磁的PVA/CS共混水凝胶和交联、不掺磁的PVA/CS交联水凝胶,研究对比了三类水凝胶的溶胀性能、再溶胀性能和力学性能随组分配比及冻融次数的变化行为,并研究了Fe3O4/PVA/CS磁性水凝胶的磁性能.结果表明:随着交联剂和Fe3O4的加入和冻融次数的增加,水凝胶的溶胀率减小,再溶胀速率减缓,但力学性能却呈现出增大趋势.Fe3O4/PVA/CS磁性水凝胶各个样品的磁滞回线皆剩磁很少,矫顽力很小,且剩磁和矫顽力的大小取决于Fe3O4掺量的大小,与冻融次数基本无关,随着Fe3O4掺量的增加剩磁和矫顽力都增大.     

高浓度聚乙烯醇水凝胶性能研究

利用冷冻-解冻法制备了不同类型高浓度(30wt.%)聚乙烯醇(PVA)水凝胶,研究了PVA水凝胶的溶胀率、拉伸强度和流变特性。结果表明,高浓度PVA水凝胶的溶胀率受PVA的分子量和醇解度影响较大,PVA分子量越大,水凝胶的溶胀率越高;醇解度越高,溶胀率越低。随着冻融循环次数的增加,PVA水凝胶的强度增强;分子量越大,PVA水凝胶的强度反而越弱。在一定的频率范围内,PVA水凝胶的模量随着频率的增加而增加;随着冻融循环次数的增加,PVA水凝胶的储能模量增大。     

γ-聚谷氨酸超吸水树脂的制备

本论文以γ-聚谷氨酸作为基体材料,通过交联剂交联制备γ-聚谷氨酸水凝胶,研究其吸水和保水效果。结果表明:γ-PGA浓度0.4g/m L,乙二醇缩水甘油醚与季戊四醇混合的比例为2∶1,交联剂用量为1.95 g,在80℃下反应1小时。此时可得到吸水率和保水率最佳的吸水树脂。     

聚乙烯醇水凝胶自修复性能

高浓度聚乙烯醇（PVA）水凝胶具有一定的修复功能,但其自修复机理及制备工艺参数对其修复性能的影响缺乏研究。本文采用冷冻-解冻法制备了高浓度自修复PVA水凝胶,通过调整PVA水凝胶制备工艺参数（PVA分子量、PVA浓度、冷冻时间、解冻时间、冷冻-解冻次数、修复时间、冷冻温度等）得到了最佳工艺条件,分析了水凝胶自修复机理,并研究了PVA水凝胶的多次自修复性能。研究结果表明：相对分子质量大的PVA制备的水凝胶自修复性能好;其中冷冻时间为2h,解冻时间为1h,一次冷冻-解冻循环制备得到的水凝胶自修复性能最好,最佳修复时间为12h,能较好地进行反复自修复。指出水凝胶自修复性能主要是由其内部可逆氢键的相互作用形成的,其主要影响源于冷冻-解冻处理后水凝胶内部羟基含量及PVA分子的流动性。     

利用响应面分析法优化聚乙烯醇壳聚糖水凝胶配方

制备聚乙烯醇壳聚糖水凝胶,运用单因素实验考察聚乙烯醇与壳聚糖的质量比(g/g)、交联剂戊二醛终浓度、冰醋酸浓度以及反应温度对水凝胶溶胀性能的影响;应用响应面分析法对聚乙烯醇壳聚糖水凝胶的制备方法进行优化;通过糖尿病大鼠足溃疡模型验证水凝胶对糖尿病溃疡创面愈合的影响。结果单因素实验和响应面法证实在PVA︰CS(g/g)=3︰1、戊二醛终浓度为0.30 mol/L、反应温度在80℃的制备条件下水凝胶的溶胀性能达到最佳;通过糖尿病大鼠足溃疡面愈合的验证实验表明按最佳制备方法制得的聚乙烯醇壳聚糖水凝胶可用于糖尿病大鼠足溃疡创面的治疗。     

氧化石墨烯负载纳米银/聚乙烯醇型抗菌水凝胶制备与性能

以聚乙烯醇(PVA)、氧化石墨烯(GO)、硝酸银为原料，在不添加引发剂和交联剂的情况下，使用物理交联法（冷冻-解冻法）制得系列AgNPs质量分数不同的还原氧化石墨烯（rGO）负载纳米银/聚乙烯醇型抗菌水凝胶（rGO-AgNPs/PVA）（PGA）。通过FTIR、SEM对水凝胶的结构和形貌进行了表征，通过拉力实验和生物实验对其力学性能和生物性能进行了测试。结果表明，还原氧化石墨烯的加入增强了聚乙烯醇（PVA）水凝胶的机械强度，rGO-AgNPs/PVA抗菌水凝胶断裂伸长率相较于PVA水凝胶提高约60%，拉伸应变可达到125%。流变测试表明，PVA水凝胶的储能模量（G''）和损耗模量（G''）均低于rGO-AgNPs/PVA水凝胶；rGO与纳米银(AgNPs)协同抗菌，PGA-1、PGA-2、PGA-3、PGA-4、PGA-5对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度分别为0.5~4.5 mm和0.5~5.5 mm；SEM测试发现，相较于PVA水凝胶，rGO-AgNPs/PVA水凝胶的孔洞增多，rGO通过π-π作用形成网络结构，rGO-AgNPs/PVA水凝胶显示出多孔互联的微观结构。     

γ-聚谷氨酸/凹凸棒石复合高吸水树脂的制备及性能

以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)和凹凸棒石(ATP)为原料,以聚乙二醇二缩水甘油醚为交联剂,制备了γ-聚谷氨酸/凹凸棒石复合高吸水树脂,采用FTIR和SEM对其形貌和结构进行了表征。考察了γ-聚谷氨酸质量分数和凹凸棒石用量对复合高吸水树脂溶胀度的影响,发现当γ-PGA的质量分数为14%,ATP用量为6%(以γ-PGA的质量计,下同)时,样品在蒸馏水中的溶胀度较高,为820 g/g。同时,考察了溶液pH、NaCl质量分数、ZnCl_2质量分数和Na_2SO_3质量分数对复合树脂溶胀行为的影响,结果表明,适宜的pH为5～9;溶液中离子的质量分数越低,复合高吸水树脂的溶胀度越大;ZnCl_2溶液对树脂溶胀行为影响较大。此外,复合高吸水树脂具有较好的保水性能。     

以鸡蛋壳为致孔剂制备多孔海藻酸钠水凝胶小球及其性能

以海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)为原料,鸡蛋壳粉末为致孔剂制备得到了多孔SA/PVA水凝胶小球,以溶胀率为主要指标,通过单因素条件实验对不同鸡蛋壳质量分数、盐酸浓度、SA/PVA质量比和交联方式等因素进行优化,确定了水凝胶小球的最佳制备条件。通过对其结构、形貌的表征,探讨了其结构与性能的关系。实验结果表明,各因素对水凝胶小球的微观形貌及溶胀率等均有一定影响,随着致孔剂用量和盐酸浓度的增大,水凝胶小球的溶胀率均呈现先增大后减小的趋势;而SA与PVA质量比不但会影响水凝胶小球的成球性能,也会影响小球孔结构;当鸡蛋壳质量分数为20%、盐酸浓度为1 mol/L、SA/PVA的质量比为1∶1.5以及采用化学交联法时,制备得到的水凝胶小球溶胀率最大,为1 033.21%,扫描电镜观察到在该条件下制备得到的小球表面具有丰富、连接紧密且稳定的多孔结构,孔形状规则且分布均匀,便于水分子在更多的渠道迅速通过,使得溶胀性能有较大改善。通过红外光谱分析揭示了交联机理：经化学交联后,Ca²⁺与SA中的—COO—形成络合,硼酸根离子与PVA交联,形成双重交联结构。通过热失重分析表明,最...     

具有各向异性结构的聚乙烯醇水凝胶的制备及性能表征

首先对聚乙烯醇（PVA）水溶液进行定向冷冻-解冻制备出具有各向异性结构的PVA水凝胶,然后采用⁶⁰Co-γ射线对其进行辐射交联以提高其热稳定性和力学性能。扫描电子显微镜（SEM）结果显示PVA水凝胶保持了各向异性的微观结构,在平行冷冻方向上具有相对规整的取向结构,在垂直冷冻方向上呈现均匀孔洞结构。热稳定性测试结果表明：辐射剂量在30~70 kGy范围内、定向冷冻次数为1次的PVA水凝胶在60℃热水浴中保持凝胶状态长达10 h以上。对辐射交联PVA水凝胶进行拉伸力学性能测试,凝胶具有各向异性的拉伸性能,且拉伸强度和弹性模量均有提高,辐射剂量为10 kGy、定向冷冻次数为3次的PVA水凝胶（DFT-RC-3-10）在垂直定向冷冻方向上的拉伸强度和弹性模量分别为0.86和0.10 MPa。     

聚乙烯醇/膨润土杂化水凝胶的力学性能和溶胀行为

利用冷冻-解冻法制备了聚乙烯醇/膨润土杂化水凝胶. X射线衍射结果表明,膨润土以剥离形式分布在水凝胶基体中. 研究结果表明,与纯PVA5水凝胶相比,经过5个冷冻-解冻循环制备的含2%(w)膨润土的杂化水凝胶的拉伸模量、拉伸强度和断裂伸长率分别增加了44.0%, 74.2%和25.2%,而溶胀行为与5个循环的纯水凝胶相近. 含0.5%(w)膨润土的杂化水凝胶的拉伸模量和拉伸强度高于基体水凝胶,其在溶胀400 min时的溶胀度高于所有的样品.     

壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶制备及性能研究

成功制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)复合水凝胶。考察了聚乙烯醇与壳聚糖的质量比及戊二醛用量等对水凝胶溶胀度、机械强度等的影响。结果表明:当聚乙烯醇与壳聚糖质量比为2,戊二醛浓度为0.213 mol/L时,水凝胶的综合性能最佳。     

聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶的溶胀性能

以聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖为原料、以戊二醛为交联剂,在醋酸溶液中合成了聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶,研究了影响水凝胶溶胀性能的多种因素,实验结果表明,该凝胶对pH、离子、温度敏感,且在pH=3.13盐酸溶液、常温下的蒸馏水及8℃蒸馏水中溶胀度较大,分别为1 112.2%、974.2%、1 036.8%,凝胶溶胀度随着干燥温度及干燥时间的增加而减小,聚乙烯醇种类对水凝胶溶胀性能有显著影响,PVA-1788与壳聚糖形成的水凝胶溶胀度最大为2 074.1%。聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶因具有优良的机械强度、生物相容性及生物降解性,同时又具有pH/离子/温度敏感性,因此日益显示其在生物医学材料等领域的重要性。     

温度及pH敏感性聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖水凝胶的制备与性能研究

以聚乙烯醇(PVA)和羧甲基壳聚糖(CMCh)为原料,采用60Co-γ射线辐照交联制备聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖(PVA/CMCh)水凝胶;研究了PVA与CMCh的配比、温度、pH及离子强度等对PVA/CMCh水凝胶溶胀率的影响。结果表明适当配比的PVA/CMCh水凝胶具有一定的温度、pH及离子敏感性。该水凝胶在5~20°C时具有较高的溶胀率,温度在20°C以上溶胀率较低,并且有一定的可逆性;水凝胶在pH较低(pH<4.0)和较高(pH>6.0)时溶胀率均较大,而当pH为4.0~6.0时溶胀率较小,显示出一定的pH敏感性。     

聚乙烯醇水凝胶的制备及其溶胀性能

以硼砂为交联剂,采用化学交联法制备了聚乙烯醇(PVA)水凝胶。通过测试PVA水凝胶的溶胀性能,讨论了聚乙烯醇与交联剂的最佳配比,以及盐浓度、温度、交联剂对其溶胀率的影响。结果表明,随着交联剂用量的增加,PVA水凝胶的溶胀率逐渐增大,当达到最大值时,又随着交联剂的增加而降低。随着盐浓度的增加,PVA水凝胶的溶胀率逐降低。PVA水凝胶没有温度敏感性。     

γ-聚谷氨酸接枝胆甾醇纳米胶束的构建

用超声聚合法制备了γ-聚谷氨酸(γ-PGA)接枝胆甾醇(CHOL)纳米胶束(γ-PGA/CHOL·NPs),并考察了γ-聚谷氨酸浓度、胆甾醇浓度、溶液pH值、聚合温度、超声频率和超声时间等因素对该纳米胶束粒径和峰强度的影响。运用筛选试验设计和Box-Behnken实验设计(BBD)对实验结果进行设计和优化,并通过优化条件下的实验验证,获得γ-聚谷氨酸接枝胆甾醇纳米胶束的平均粒径为170.9 nm,与模型预测吻合,得到稳定均一的γ-聚谷氨酸接枝胆甾醇纳米胶束。     

室温交联PVA水凝胶的制备与性能研究

以环氧氯丙烷为交联剂,采用室温化学交联法制备了聚乙烯醇(PVA)水凝胶,研究了交联温度和交联时间对PVA溶胀性能和力学性能的影响,借助差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)对PVA水凝胶进行分析表征。结果表明,当交联时间为3d且交联温度为50℃时PVA水凝胶的综合性能最佳。PVA的玻璃化转变温度为-54.50℃,PVA水凝胶中包含有自由水、束缚水和非冷冻水。     

聚丙烯酸钠/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及其电响应行为

以过硫酸钾为引发剂,N, N′-二甲基双丙烯酰胺为交联剂结合冷冻-解冻交联,制备了一系列不同配比的聚丙烯酸钠(PAAS)/聚乙烯醇(PVA)互穿网络水凝胶,并用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析仪(TG)、万能试验机等对其进行表征。结果表明,PVA均匀分散于互穿网络水凝胶中,PVA的加入可以提高PAAS水凝胶的热性能;使PAAS水凝胶的溶胀速率和最大溶胀度减小,在PVA含量达到14%(质量分数,下同)时最低,随后又提高;PVA的加入可以显著提高其力学性能,断裂伸长率和拉伸强度均随PVA含量的增加而增大;PVA的加入提高了互穿网络的电响应灵敏度,且其最佳含量为21%。     

PVA/明胶/淀粉水凝胶的制备及性能

采用反复冷冻一解冻法制备了不同配比的聚乙烯醇／明胶／淀粉水凝胶膜。测试了共混膜的力学性能、脱水率和溶胀度，用扫描电镜观察了共混膜的断面形貌。结果表明：除1：1配比的水凝胶膜成膜性差，其他配比的水凝胶成膜性较好，膜表面比较光滑。m（PVA）：m（明胶）为6：1时力学性能较好。脱水率和溶胀度均随PVA和明胶比例增大而减小。扫描电镜显示，水凝胶膜内部具有多孑L结构，可以用作组织工程支架材料。