硼酸交联聚乙烯醇凝胶的弹性
硼酸对聚乙烯醇凝胶的性能影响研究
硼酸对聚乙烯醇凝胶的性能影响研究姬春梅【摘要】主要研究制备不同比例的硼酸和PVA凝胶,并测试其性能.实验结果表明,PVA一定量时,随着硼酸与PVA比例的增加,混合组分的pH逐渐降低;硼酸定量时,其pH变化不大.随着硼酸与PVA比例的增加,在一定范围内两者交联度增加,挺度增加,压缩强度也随之增大.当m(硼酸)∶m(PVA) ＜0.15∶1时,凝胶吸水速率增加,越过这一范围吸水速率减小.两者比例越大,交联度越高,其吸水率越低.PVA水凝胶的吸水速率越高,对应的吸水率越高.PVA凝胶吸水率非常高,则固含量非常低.若硼酸与PVA的比例增大,交联度增大,固含量增加.硼酸与PVA的比值为0.15∶1时可以得到韧性和吸水速率比较好的凝胶.【期刊名称】《中州大学学报》【年(卷),期】2019(036)002【总页数】6页(P99-104)【关键词】压缩强度;吸水速率;交联度;固含量;韧性【作者】姬春梅【作者单位】榆林职业技术学院化学工程系,陕西榆林718100【正文语种】中文【中图分类】TQ427.26凝胶是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体，而高分子水凝胶是一种在水中只能溶胀，但不能溶解的亲水凝胶，它是由水溶性高分子经适当的交联后形成的，水以不同的结合状态存在于高分子网络中，并有较好的稳定性。
这种亲水性高分子交联网络在水中溶胀形成凝胶时其溶胀质量可以是本身的几十倍甚至几百上千倍，故又称为超强吸水材料[1]。
聚乙烯醇水凝胶的制备有化学交联和物理交联两种制备方法。
化学试剂交联是指采用化学交联剂使聚乙烯醇水分子间发生化学交联而形成凝胶，其交联的方式主要是共价键和配位键，常用的交联剂有硼砂、硼酸以及其他可以与PVA进行配位聚合而形成凝胶的重金属盐等；辐射交联主要利用γ射线、电子束、紫外线等直接辐射PVA 溶液，使得PVA 分子间通过产生自由基而交联在一起。
物理交联通常是采用冷冻解冻的方法，制备的凝胶主要是分子链间通过氢键和微晶形成三维网络，即物理交联点，这些交联点随温度等外界条件的变化而变化[2]。
聚乙烯醇水凝胶的制备及其溶胀性能
第39卷第8期化工技术与开发 V ol.39 No.8 2010年8月 Technology & Development of Chemical Industry Aug.2010聚乙烯醇水凝胶的制备及其溶胀性能孟立山1,2,詹秀环1 ,姚新建1(1.周口师范学院化学系,河南周口466001;2.周口市安全生产培训中心,河南周口466000摘要:以硼砂为交联剂,采用化学交联法制备了聚乙烯醇(PV A 水凝胶。
通过测试PV A 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,PV A 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,PV A 水凝胶的溶胀率逐降低。
PV A 水凝胶没有温度敏感性。
关键词:聚乙烯醇;硼砂;水凝胶中图分类号:TQ 314.253 文献标识码:A 文章编号:1671-9905(201008-0013-02基金项目:河南省教育厅2010年度自然科学研究计划项目(2010B150032 作者简介:孟立山,(1982-,男,河南省沈丘县人,助理工程师通讯作者:姚新建,(1965-,男,河南省扶沟县人,教授,研究方向:功能高分子收稿日期:2010-05-26水凝胶具有软而湿的特点,因而具有优良的生物相容性,并在药物释放系统,仿生材料,伤口敷料等领域有着非常广泛的应用前景。
Yoshiif 等人通过电子辐照获得PV A 和PEO 共混凝胶,将它用作伤口敷料与普通纱布相比,除了给予伤口一个湿环境外,更重要的优点是:(1伤口愈合速度明显加快;(2在拆换的过程中对再生的皮肤表面没有任何伤害;(3不会有任何材料残余在伤口内。
聚乙烯醇水凝胶有化学交联和物理交联2种制备方法。
化学交联又有辐射交联和化学试剂两种方式。
化学试剂交联是指采用化学交联剂使聚乙烯醇水分子间发生化学交联而形成凝胶。
论文—基于PVA的凝胶材料的制备及性能研究
1.文献综述凝胶是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体。
而高分子水凝胶是一种在水中只能溶胀，但不能溶解的亲水凝胶。
它是由水溶性高分子经适当的交联后形成的，水以不同的结合状态存在于高分子网络中，并有较好的稳定性。
这种亲水性高分子交联网络在水中溶胀形成凝胶时其溶胀质量可以是本身的几十倍甚至几百上千倍，故又称为超强吸水材料[1]。
凝胶的种类很多，按来源可分为天然和合成两大类。
天然的包括纤维素类，壳聚糖类，透明质酸等。
而合成的则有丙烯酸及其衍生物类，例如聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇类等。
其中聚乙烯醇类则是自然界中唯一的水溶性凝胶。
在20 世纪50 年代,日本人曾根康夫最早注意到聚乙烯醇(PVA)水溶液的凝胶化现象。
聚乙烯醇凝胶可以通过物理、化学、辐照等方式可将聚乙烯醇交联制成具有优良吸水溶胀性、生物降解性和稳定性的水凝胶材料。
1.1 原料PVA的合成及性能1.1.1 原料PVA的制备聚乙烯醇(PVA)是重要的聚合物,乙烯醇是一种假想的单体，游离态的乙烯醇极不稳定，不能单独存在。
实验室要获得具有实用价值的聚乙烯醇，通常采用溶液聚合法,以醋酸乙烯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,甲醇为溶剂,加入分子量调节剂,通过多次优化实验条件,合成聚醋酸乙烯(PVAc),再以NaOH为催化剂,采用以甲醇为醇解剂的体系进行醇解反应，主要按下列反应进行：17-88型号PVA,工业上是采用先进的技术和工艺，以电石乙炔法生产的醋酸乙烯为原料，甲醇为溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂，经聚合、醇解等工序制成。
其制备方法如下：电石的主要成分是碳化钙(CaC2)，碳化钙与水作用生成乙炔：CaC2 + H2O → HC≡CH +Ca(OH)2[ CH2-CH ]n+ nCH3OH OCOCH3 NaOH[CH2-CH ]n+ nCH3COOCH3OH乙炔与醋酸为原料，以醋酸乙烯为催化剂可以制得醋酸乙烯：HC≡CH + CH3COOH →H2C = CH∣OCOCH3将反应制得到的醋酸乙烯单体以甲醇为溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂，经聚合、醇解等工序制成聚乙烯醇。
硼酸对聚乙烯醇凝胶的性能影响研究
第３６卷 第２期Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．２ 中州大学学报ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＺＨＯＮＧＺＨＯＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ２０１９年４月Ａｐｒ．２０１９ 硼酸对聚乙烯醇凝胶的性能影响研究姬春梅（榆林职业技术学院化学工程系，陕西榆林７１８１００）收稿日期：２０１９－０１－１２作者简介：姬春梅（１９７０—），女，陕西榆林人，博士，榆林职业技术学院化学工程系教授，从事金属材料及高分子复合材料研究工作。
摘 要：主要研究制备不同比例的硼酸和ＰＶＡ凝胶，并测试其性能。
实验结果表明，ＰＶＡ一定量时，随着硼酸与ＰＶＡ比例的增加，混合组分的ｐＨ逐渐降低；硼酸定量时，其ｐＨ变化不大。
随着硼酸与ＰＶＡ比例的增加，在一定范围内两者交联度增加，挺度增加，压缩强度也随之增大。
当ｍ（硼酸） ｍ（ＰＶＡ）＜０．１５ １时，凝胶吸水速率增加，越过这一范围吸水速率减小。
两者比例越大，交联度越高，其吸水率越低。
ＰＶＡ水凝胶的吸水速率越高，对应的吸水率越高。
ＰＶＡ凝胶吸水率非常高，则固含量非常低。
若硼酸与ＰＶＡ的比例增大，交联度增大，固含量增加。
硼酸与ＰＶＡ的比值为０．１５ １时可以得到韧性和吸水速率比较好的凝胶。
关键词：压缩强度；吸水速率；交联度；固含量；韧性ＤＯＩ：１０．１３７８３／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４１－１２７５／ｇ４．２０１９．０２．０２１中图分类号：ＴＱ４２７．２６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－３７１５（２０１９）０２－００９９－０６ 凝胶是高分子链之间以化学键形成的交联结构的溶胀体，而高分子水凝胶是一种在水中只能溶胀，但不能溶解的亲水凝胶，它是由水溶性高分子经适当的交联后形成的，水以不同的结合状态存在于高分子网络中，并有较好的稳定性。
这种亲水性高分子交联网络在水中溶胀形成凝胶时其溶胀质量可以是本身的几十倍甚至几百上千倍，故又称为超强吸水材料［１］。
聚乙烯醇水凝胶的制备有化学交联和物理交联两种制备方法。
化学试剂交联是指采用化学交联剂使聚乙烯醇水分子间发生化学交联而形成凝胶，其交联的方式主要是共价键和配位键，常用的交联剂有硼砂、硼酸以及其他可以与ＰＶＡ进行配位聚合而形成凝胶的重金属盐等；辐射交联主要利用γ射线、电子束、紫外线等直接辐射ＰＶＡ溶液，使得ＰＶＡ分子间通过产生自由基而交联在一起。
聚乙烯醇水凝胶的制备及应用进展_吴李国
聚乙烯醇水凝胶的制备及应用进展吴李国 章悦庭 胡绍华(东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海,200051)摘要 综述了PVA 水凝胶的制备进展,详细介绍了PVA 水凝胶的最新应用研究。
关键词:聚乙烯醇,水凝胶,制备,应用中图法分类号:TQ31 高分子凝胶是线性高分子链通过交联形成三维网状结构,再经过大量溶剂溶胀形成的一种胶态物质[1]。
“凝胶”的称谓是由胶体化学创始人Graham 于19世纪后半叶提出的。
最早的凝胶应用可以追溯到中国古代的豆腐制作。
现代的凝胶研究则始于水溶胶领域明胶的研究[2]。
最初的凝胶研究只限于凝胶的溶胀等基本现象,例如对天然橡胶在有机溶剂中溶胀时压力与浓度的关系等等。
20世纪30年代起,科学家开始系统地研究凝胶化(Gelation )过程,主要体现在基础理论的研究和工艺学研究两方面。
Flor y 提出了利用单体聚合制造网络的临界条件,此后,Flor y 又和R ehner 提出了网络结构的溶胀理论。
Eldridge 和Ferr y 则研究了热可逆溶胶的凝胶点和聚合物浓度的关系。
凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro -gel )、醇凝胶(alc ogel )和气凝胶(aerogel )等。
因此,水凝胶的分散相介质是水,它是由水溶性分子经过交联后形成的,能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。
20世纪50年代,日本人曾根康夫[3]最早注意到聚乙烯醇(P V A )水溶液的凝胶化现象。
由于P V A 水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,特别具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高的机械强度)、吸水量高和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。
P V A 水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛。
这里就PV A 水凝胶最新的制备和应用研究进展作一综述。
1 PVA 水凝胶的制备PVA 水凝胶的制备按照交联的方法可分为化学交联和物理交联。
化学交联又分辐射交联和化学试剂交联两大类。
聚乙烯醇(PVA)的应用开发
2、聚乙烯醇酯化及应用。
聚乙烯醇与酰氯或羧酸在酸催化下可缩合成聚乙烯醇酯, 由于酯键 有较大极性, 使得聚乙烯醇酯材料会是有较大的光泽度、硬度、很 强的吸水性。因此, 这种聚合物具有广泛的用途。
①聚乙烯醇与苯甲酰氯反应, 形成的聚乙烯醇酯具有较高的表面 活性及粘度。
4、通过其他反应改性
①形成P-O 键。将聚乙烯醇与O-( 2-氯乙基)磷 酰氯交联成酯的聚合物,具有很好的阻火性能。
②与脲及其衍生物的反应。聚乙烯醇与脲及其 衍生物反应而形成改性聚乙烯醇聚合物。在UV光 作用下,可进行光聚合而形成漆膜。影响光交联反 应的因素有辐射光频率,PVA的聚合度及脲素衍生 物的种类。
利用聚乙烯醇的羟基反应性能进行
改性, 开发新的应用领域
1 、聚乙烯醇与羰基( 醛、酮、醌) 缩合及应用。
①高粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂( PVB)及PVB膜的开发应 用。用高粘度PVB 树脂生产的聚乙烯醇缩丁醛中间膜具 有极强的粘接力、优良的透明性、耐水性和耐光性, 一直 是安全玻璃中间夹层的最佳材料, 市场潜力非常巨大。
离型用薄膜、利用溶解与水的特性的水溶性薄膜,着眼于极佳的 不透气性的食品包装用薄膜,因聚乙烯醇薄膜独特的性能,今后将有 很大的发展,其中食品包装用薄膜今后可能会有更大的发展。
6、成型物
聚乙烯醇成型的厚板和带状制品,可代替皮革和橡胶等制品被使 用于特殊的领域。聚乙烯醇板材,抗拉强度、耐磨损性、耐弯曲性等 的机械性能优良,非带电性、耐油和耐有机药品性极佳,是一种有很 多特长的成型物。
聚乙烯醇（PVA）的应用开发
•
陈存浩
传统用途
1、纤维加工
纤维加工对聚乙烯醇的需要量最多,除作维尼纶（聚乙烯醇缩甲 醛纤维）原料以外,约占聚乙烯醇一般用途的40%。其使用范围大 致如下:
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用
PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶
性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能
良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物
化学试剂交联
• 优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度 有一定提高。
• 缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
PVA水凝胶的制备方法
反复冷冻法
物理交联法
冻结—部分脱水法 化学试剂交联
化学交联法
辐射交联
物理交联法
• 反复冷冻法：按配比称取PVA,
量取去离子水, 把PVA 在搅拌条件下, 置85~ 90 ℃（可根据不同情况进行调节）恒 温油浴中溶解完全,（也可在60 ℃ 静置保温30min，以除去 溶液中的气泡），放入- 20 ℃ （可根据不同情况进行调节） 的冰箱里, 冷冻24 h （可根据不同情况进行调节）, 在室温 下解冻1 h （可根据不同情况进行调节）, 称为一次冷冻、 融溶循环。用这种方法分别制备不同浓度、相同循环次数和 相同浓度、不同循环次数的PVA 水凝胶。
举例：以环氧氯丙烷为交联剂化学交联方法制备聚乙烯醇水凝胶膜 称取４ｇ聚乙烯醇，量取５０ｍＬ蒸馏水，加入三口瓶中，在８５℃温 度下搅拌溶解，缓慢加入３．５ｇ环氧氯丙烷，待完全溶解后加入２ｇ氢氧化 钾（事先配制成溶液），搅拌均匀．将溶液滴在玻片上，用丝棒涂布器涂膜， 室温下静置２ｄ．用５０℃的蒸馏水洗涤水凝胶膜直至洗液呈中性，将水凝胶 膜置于５０℃真空烘箱中干燥至恒重．
一种用于固定化微生物技术的PVA凝胶小球的制备
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(1), 34-37Published Online February 2019 in Hans. /journal/aephttps:///10.12677/aep.2019.91006The Invention of PVA-Gel Beads forImmobilized Microorganism TechnologyShixiang Li, Zhe Zhao*, Junkun Huang, Shuqian Yang, Liu Cao, Bin ZhaoSchool of Resources and Materials, North Eastern University of Qinhuangdao, Qinhuangdao HebeiReceived: Jan. 7th, 2019; accepted: Feb. 6th, 2019; published: Feb. 13th, 2019AbstractImmobilized microorganism technology is a new and efficient wastewater treatment technology. It adds vitality to the application of microorganisms. The selection of microbial carrier material de-termines the application efficiency of immobilized microorganism technology. PVA-gel beads are characterized by high stability and low cost among many carrier materials. Also it has been used in many wastewater treatment projects. This text produces the process of preparing gel pellets by PVA-boric acid chemical cross-linking. In this experiment, we used the mixed solution with a PVA concentration of 7% and sodium alginate concentration of 1%. The mixed solution was dropped into the standard boric acid solution containing 2% anhydrous calcium chloride cross-linking agent and cross-linked for 3 h. The gel pellets were obtained by cold storage after running-washing and had good bacterial adsorption performance.KeywordsImmobilized Microorganism Technology, PVA, Gel Bead, The Preparation Process一种用于固定化微生物技术的PVA凝胶小球的制备李诗香，赵喆*，黄俊坤，杨书乾，曹鎏，赵斌东北大学秦皇岛分校，资源与材料学院，河北秦皇岛收稿日期：2019年1月7日；录用日期：2019年2月6日；发布日期：2019年2月13日*通讯作者。