PVA水凝胶的制备及研究综述

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pva复合水凝胶的制备及其性能研究

pva复合水凝胶的制备及其性能研究

pva复合水凝胶的制备及其性能研究一、简介PVA复合水凝胶是通过将聚乙烯醇(PVA)与其他添加剂的结合而制成的一种水凝胶。

与纯PVA凝胶相比,PVA复合水凝胶具有更好的性能,比如耐热度、强度、可塑性、抗紫外线能力以及抗氧化能力等。

本文主要介绍了PVA复合水凝胶的制备方法以及其性能研究过程。

二、制备方法1)PVA复合水凝胶的主要原料包括聚乙烯醇(PVA)、氢化淀粉、添加剂和水等。

2)将PVA,添加剂和氢化淀粉混合,将混合物置于搅拌机中搅拌,此时应将材料混合均匀。

3)将混合的PVA /添加剂/水/淀粉液注入平坦的模具中,然后用烘干机将其烘干完成。

4)将水凝胶置于室温环境,改变其湿度使之干燥,使其形成完整的水凝胶。

三、性能研究1)热稳定性:热稳定性是PVA复合水凝胶的一种重要性能,它指的是在高温条件下水凝胶的稳定性,其中热稳定性试验是根据标准ASTM D6262-00进行的。

实验结果表明,PVA复合水凝胶具有很高的热稳定性。

2)强度:强度与PVA复合水凝胶的力学性能有关,一般通过抗拉强度,抗弯曲强度和抗压强度来衡量。

通过强度测试,发现PVA复合水凝胶具有较高的抗拉强度和抗弯曲强度。

3)可塑性:可塑性指水凝胶对外界刺激的反应能力,如抗拉可塑性、抗压可塑性和抗缩可塑性等。

可塑性测试结果表明,PVA复合水凝胶具有较高的可塑性。

4)耐紫外线能力:耐紫外线能力在室外长期使用PVA复合水凝胶中至关重要,它是指在极端紫外线辐射条件下PVA复合水凝胶仍能保持其机械性能和形状不变的能力。

耐紫外线能力测试结果显示,PVA复合水凝胶具有很好的紫外线阻抗性。

5)抗氧化能力:抗氧化能力指水凝胶在遭受氧化条件下仍能保持其原有样子的能力。

通过抗氧化能力试验发现,PVA复合水凝胶具有较高的抗氧化能力,耐受恶劣环境也较好。

四、结论通过对PVA复合水凝胶的性能测试,可以看出,PVA复合水凝胶具有较高的热稳定性,强度和可塑性,耐紫外线能力和抗氧化能力也十分出色。

聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究

聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究
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长春工业大学硕士学位论文
原创性声明
本人 郑 重 声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。
长 春工业 大学硕 士学位论文
Hydroxyapatite by via IR spectrum and X-ray diffraction spectrum,W e consideredN ano-Hydroxyapatitea ndP oly(vinyla lcohol)h ads trongi nteraction, thec rystalp erfectd egreec ouldi mprovet hec hthalpy.
1.2.2水凝胶的分类 根据 水 凝 胶网络键合的不同,可分为物理凝胶和化学凝胶[l01,物理凝胶
是通过物理作用力如静电作用、氢键 、链的缠绕等形成的,这种凝胶是非永 久性 的,通过加热凝胶可转变为溶液,所 以也被称为假凝胶或热可逆凝胶 。 化学凝胶是 由化学键交联形成的三维网络聚合物,是永久性的,又称为真凝
有鸽 论文作者签名:
日期: 1护宁 年 0乎月 。1日
长春1业大学硕士学位论文
第一章 文献综述
Ll水溶性聚合物1’1
水 溶 性 聚合物又称水溶性 高分子化合物 ,是一种亲水性的高分子材料,
在水 中 能溶 解 而形成水溶 液或 分散液 。
水 溶 性 高分子的亲水性,来 自于其分子中含有的亲水基因。最常见的亲 水基 团是羚基 、轻基、酞胺基 、胺基、醚基等。这些基团不但使高分子具有 亲水性 ,而且使它具有许多宝贵的性能,如粘合性 、成膜性、润滑性、成胶 性、鳌合性、分散性 、絮凝性 、减磨性 、增稠性等。水溶性高分子的分子量 可 以控制 ,高到数千万,低到几百。其亲水基团的强弱和数量可 以按要求加 以调节,亲水基团等活性官能团还可 以进行再反应,生成具有新官能 团的化 合物 。上面三种性能使水溶性高分子具有多种多样的品种和宝贵性能,获得

水凝胶的制备实验报告(3篇)

水凝胶的制备实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解水凝胶的基本原理和制备方法。

2. 掌握水凝胶的制备过程,提高实验操作技能。

3. 探究不同制备条件对水凝胶性能的影响。

二、实验原理水凝胶是一种具有三维网络结构的亲水高分子材料,具有良好的生物相容性、生物降解性和力学性能。

水凝胶的制备方法主要有物理交联法和化学交联法。

本实验采用化学交联法,利用交联剂使单体发生聚合反应,形成水凝胶。

三、实验材料与仪器1. 实验材料:聚乙烯醇(PVA)、交联剂(NaOH)、NaCl、蒸馏水等。

2. 实验仪器:电子天平、烧杯、磁力搅拌器、水浴锅、玻璃棒、滴定管、移液管等。

四、实验步骤1. 准备溶液:称取一定量的PVA,加入适量的蒸馏水,在磁力搅拌器上加热溶解,得到PVA溶液。

2. 配制交联剂:称取适量的NaOH,加入适量的蒸馏水,得到NaOH溶液。

3. 混合溶液:将PVA溶液与NaOH溶液按一定比例混合,搅拌均匀。

4. 添加NaCl:在混合溶液中加入一定量的NaCl,搅拌均匀。

5. 制备水凝胶:将混合溶液倒入烧杯中,放入水浴锅中加热,观察溶液的变化。

当溶液出现凝胶状时,停止加热。

6. 冷却:将水凝胶取出,放入冷水中冷却,使其凝固。

7. 切割:将水凝胶切割成一定大小的块状,进行性能测试。

五、实验结果与分析1. 不同PVA浓度对水凝胶性能的影响:实验结果表明,随着PVA浓度的增加,水凝胶的溶胀率和力学性能逐渐提高,但水凝胶的透明度逐渐降低。

2. 不同交联剂浓度对水凝胶性能的影响:实验结果表明,随着交联剂浓度的增加,水凝胶的溶胀率和力学性能逐渐提高,但交联剂浓度过高会导致水凝胶的力学性能下降。

3. 不同NaCl浓度对水凝胶性能的影响:实验结果表明,随着NaCl浓度的增加,水凝胶的溶胀率和力学性能逐渐降低,但水凝胶的透明度逐渐提高。

六、实验结论1. 通过化学交联法成功制备了水凝胶,并对其性能进行了测试。

2. 实验结果表明,PVA浓度、交联剂浓度和NaCl浓度对水凝胶的性能有显著影响。

PVA水凝胶

PVA水凝胶

主要内容:聚乙烯醇(PVA)水凝胶由于良好的理化和生物性能,在近几十年里得到极大的发展。

透明的PVA水凝胶作为人工角膜和接触眼镜材料,具有很好的抗拉强度、断裂拉伸率、含水率、氧渗透能力以及较低的蛋白质吸附性能。

PVA水凝胶的合成可用物理交联法制备。

物理交联目前报导中使用最多的是“反复冷冻解冻法”。

主要制备方法:实验用品主要为聚乙烯醇(PVA)聚合度1700士50,醇解度99.9%,二甲基亚砜(DMSO,分析纯),本实验中所用水均为去离子水。

将PVA颗粒倒入不同浓度的DMSO水溶液中,在90℃恒温水浴中分别溶解3h,制成PVA与DMSO/H20质量比为20 :100的PVA/DMSO/H20溶液。

称取该溶液13.0g,倒人模具中,超声波除去气泡,放人冰箱,在-18℃下冷冻7h,然后取出在室温下解冻3h,如此循环7次。

将冷冻解冻后的PVA水凝胶放人去离子水中,在37.5℃恒温水浴箱中充分洗涤浸泡(换水、超声数次),即制得PVA水凝胶膜。

性能测试:1.含水率测试剪取一定量的水凝胶膜,用滤纸吸去表面水后称重(记为W2),再放入105℃烘箱中烘干至恒重,称量其质量(记为W1),计算出PVA水凝胶的含水率,其计算公式为:(W2-W1)/W22.PVA水凝胶透光率的测量分别选择可见光的不同波长(425、450、485、550、590、600、700nm)使用紫外一可见分光光度仪测量经过充分溶涨的PVA水凝胶膜的透光率T.因人工角膜、接触眼镜厚度一般为0.5mm左右,所以根据水凝胶膜的实际厚度d校正为0.5mm厚的PVA水凝胶的透光率Ta,所用公式为:3.PVA水凝胶力学性能的测量将PVA水凝胶膜按照国标GB/T 1040—1992塑料拉伸性能试验方法制样,用万能试验机测量其抗拉强度和断裂伸长率,拉伸速率为500mm /min,测量温度20℃,测量湿度71%创新点:(1)初戴舒适性好,容易被患者所接受(含水、柔软)。

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

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。

pva研究报告

pva研究报告

pva研究报告PVA研究报告一、引言PVA(Polyvinyl Alcohol)是一种合成树脂,具有优异的性能和广泛的应用领域。

本报告将对PVA的制备方法、性能特点以及应用领域进行研究和分析。

二、PVA的制备方法PVA的制备方法主要有乙烯法、乙烯醇法和醇解法。

其中,乙烯法是目前应用最广泛的制备方法,通过乙烯与氧化铜催化剂反应生成乙醛,再将乙醛与空气中的氧发生部分反应生成乙酸,最后将乙酸与氢氧化钠反应生成PVA。

乙烯醇法是采用乙烯与水直接发生缩聚反应形成乙烯醇,再通过聚合反应得到PVA。

醇解法则是利用聚乙烯醇通过酸或碱的作用将其分解为低聚物,然后通过脱水反应使低聚物再聚合为PVA。

三、PVA的性能特点1.物理性能:PVA是一种无色、无味的固体,溶于水形成胶体溶液。

PVA的溶解度随聚合度的增加而降低,对于不同的分子量的PVA,其溶解度也会有所差异。

2.化学性能:PVA具有良好的化学稳定性,在常温下耐酸、耐碱、耐盐等。

3.机械性能:PVA具有较高的韧性和强度,同时具有良好的可延展性和刚性。

4.热性能:PVA的热性能较好,在高温下能保持较长的稳定性。

四、PVA的应用领域1.纺织品加工领域:PVA作为纺织品加工助剂,可以提高纤维的柔软、光泽和色彩牢度,同时改善纺织品的可加工性,提高生产效率。

2.水凝胶应用领域:由于PVA具有良好的水溶性和凝胶性能,可以用于制备水凝胶材料,广泛应用于生物医学领域,如药物缓释系统、人工关节等。

3.包装材料领域:PVA以其优异的物理性能和化学稳定性,被广泛应用于食品包装、药品包装等领域,可以有效保护产品的质量和安全。

4.建筑材料领域:PVA可以作为建筑材料的添加剂,用于改善混凝土的性能,提高混凝土的强度和耐久性。

五、结论PVA作为一种优异的合成树脂,具有多种优良的性能特点,广泛应用于纺织品加工、水凝胶、包装材料、建筑材料等领域。

随着科技的不断进步和市场需求的增加,PVA在未来的发展前景十分广阔。

PVA水凝胶的制备及研究综述

PVA水凝胶的制备及研究综述

PVA水凝胶的制备及研究综述PVA(Polyvinyl alcohol)水凝胶是一种高分子材料,具有良好的生物相容性和生物降解性,因此被广泛应用于医药领域。

本文将对PVA水凝胶的制备方法及其在生物医学研究中的应用进行综述。

首先,PVA水凝胶的制备方法有多种途径。

常见的方法包括化学交联法、物理交联法和生物酶法。

化学交联法通过添加交联剂将PVA分子间的羟基反应形成三维网络结构,增加水凝胶的稳定性和机械强度。

物理交联法通过改变PVA的温度或PH值使其融化或凝胶化,形成具有特定结构和性能的水凝胶。

生物酶法则是利用酶的特异性催化作用将PVA分子间的化学键断裂或形成,从而实现水凝胶的形成。

这些方法的选择取决于所需要的PVA水凝胶的特性和应用场景。

PVA水凝胶在生物医学研究中有着广泛的应用。

首先,PVA水凝胶可用于组织工程领域,用于制备人工组织和器官。

PVA水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性,可以提供支撑和保护细胞的基质环境,促进细胞黏附和增殖,促进组织再生和修复。

其次,PVA水凝胶可以作为药物缓释系统,用于控制药物的释放速率和降低药物的毒副作用。

PVA水凝胶可以容纳各种药物,并通过改变水凝胶的孔隙结构和渗透性,调控药物的释放行为。

另外,PVA水凝胶还可用于细胞培养和输送,并具有较好的可控性和可调性。

PVA水凝胶可以调节其物理和化学性质,以满足不同细胞种类和生长条件对细胞的要求。

虽然PVA水凝胶在生物医学领域的应用潜力巨大,但仍存在一些挑战和问题。

首先,PVA水凝胶的力学性能和稳定性还需要进一步提高,以适应复杂的生物环境。

其次,PVA水凝胶的生物降解性需要合理调控,以保证其在体内的稳定性和有效性。

最后,PVA水凝胶的制备方法还有待进一步改进和优化,以提高制备效率和降低成本。

综上所述,PVA水凝胶是一种具有广泛应用前景的生物医学材料。

通过不同的制备方法,可以得到具有不同性能和结构的PVA水凝胶。

在生物医学研究中,PVA水凝胶可用于组织工程、药物缓释、细胞培养等多个领域。

PVA水凝胶的制备及研究综述

PVA水凝胶的制备及研究综述

PVA水凝胶的制备与研究关键词:PVA水凝胶制备研究表征应用摘要:简要评述了聚乙烯醇水凝胶的制备方法,评述了PV A水凝胶的研究现状与前景展望,详细介绍了本课题传统PV A水凝胶及温敏性凝胶的制备测试方法,总结了凝胶的应用,并展望了未来PV A水凝胶的发展趋势。

高分子凝胶是基础研究以及技术领域的一种重要材料。

凝胶是指溶胀了的高分子聚合物相互联结,形成三维空间网状结构,又在网状结构的空隙中填充了液体介质的分散体系。

近几年,高分子水性凝胶(又被称为水凝胶)的研究获得了极大的重视。

水凝胶是一种网络结构中含有大量水而不溶于水的高分子聚合物,具有良好的柔软性、弹性、储液能力和生物相容性,在生物医学和生物工程中具有广泛的用途。

常见的水凝胶有聚酰胺水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚N-异丙基丙烯酰胺温敏性水凝胶等。

本课题主要针对于PV A水凝胶。

1 PV A水凝胶的制备PV A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。

辐射交联主要利用电子束、γ射线、紫外线等直接辐射PV A溶液,使得PV A分子问通过产生自由基而交联在一起。

化学试剂交联则是采用化学交联剂使得PV A分子间发生化学交联而形成凝胶,常用的交联剂有醛类、硼酸、环氧氯丙烷以及可以与PV A通过配位络台形成凝胶的重金属盐等等。

物理交联主要是反复冷冻解冻法。

1.1 物理交联法通过物理交联法制备聚乙烯醇水凝胶,报道中最多的是使用“冷冻-熔融法”和“冻结-部分脱水法”两种方法。

反复冻融法是将一定浓度的PV A水溶液在-10~-40℃冷冻1d左右,再在25℃条件下解冻1~3h,即形成物理交联的PV A水凝胶。

将其反复冷冻、解冻几次后,就可以使其一些物理性能和机械性能等有很大的改善。

冷冻使水溶液中的PV A的分子链在某一时刻的运动状态“冻结”下来,接触着的分子链可以发生相互作用及链缠结,通过范德华力和氢键等的物理作用紧密结合,在某一微区不在分开,成为“缠结点”。

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PVA水凝胶的制备与研究关键词:PVA水凝胶制备研究表征应用摘要:简要评述了聚乙烯醇水凝胶的制备方法,评述了PV A水凝胶的研究现状与前景展望,详细介绍了本课题传统PV A水凝胶及温敏性凝胶的制备测试方法,总结了凝胶的应用,并展望了未来PV A水凝胶的发展趋势。

高分子凝胶是基础研究以及技术领域的一种重要材料。

凝胶是指溶胀了的高分子聚合物相互联结,形成三维空间网状结构,又在网状结构的空隙中填充了液体介质的分散体系。

近几年,高分子水性凝胶(又被称为水凝胶)的研究获得了极大的重视。

水凝胶是一种网络结构中含有大量水而不溶于水的高分子聚合物,具有良好的柔软性、弹性、储液能力和生物相容性,在生物医学和生物工程中具有广泛的用途。

常见的水凝胶有聚酰胺水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚N-异丙基丙烯酰胺温敏性水凝胶等。

本课题主要针对于PV A水凝胶。

1 PV A水凝胶的制备PV A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。

辐射交联主要利用电子束、γ射线、紫外线等直接辐射PV A溶液,使得PV A分子问通过产生自由基而交联在一起。

化学试剂交联则是采用化学交联剂使得PV A分子间发生化学交联而形成凝胶,常用的交联剂有醛类、硼酸、环氧氯丙烷以及可以与PV A通过配位络台形成凝胶的重金属盐等等。

物理交联主要是反复冷冻解冻法。

1.1 物理交联法通过物理交联法制备聚乙烯醇水凝胶,报道中最多的是使用“冷冻-熔融法”和“冻结-部分脱水法”两种方法。

反复冻融法是将一定浓度的PV A水溶液在-10~-40℃冷冻1d左右,再在25℃条件下解冻1~3h,即形成物理交联的PV A水凝胶。

将其反复冷冻、解冻几次后,就可以使其一些物理性能和机械性能等有很大的改善。

冷冻使水溶液中的PV A的分子链在某一时刻的运动状态“冻结”下来,接触着的分子链可以发生相互作用及链缠结,通过范德华力和氢键等的物理作用紧密结合,在某一微区不在分开,成为“缠结点”。

重新冻结时又有新的有序微区形成,这些微区称为“物理交联点”。

用冷冻-解冻的办法可以促进分子运动,重新排列,通过分子链的折叠获得具有半结晶或者结晶结构的水凝胶。

其示意图如下所示:冻结-部分脱水法是将PV A水溶液冷冻后置于真空下脱去10%~20%的水,所得到的水凝胶的结构与性能类似于反复冻结法。

物理交联法形成的PVA水凝胶其共同点是分子链间通过氢键和微晶区形成三维网络,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。

例如将温度升高至一定时,凝胶将会融溶,又回复到最初的水溶液状态,故物理交联过程是可逆的。

通过物理交联法制得的PVA水凝胶,其交联网状结构不是很牢固,受外界影响较大,聚合物的交联分布不均匀,在未加入任何添加剂的情况下,所得到的水凝胶一般光学透明性不好,并且交联度难于控制。

1.2 化学交联法化学试剂交联法是采用化学交联剂,在一定的条件下使PVA分子链之间进行化学交联,从而形成水凝胶,其交联方式有两种:共价键和配位键。

,常用的交联剂有醛类(戊二醛)、硼酸、环氧氯丙烷以及可以与PVA 通过配位络合形成凝胶的重金属盐等等。

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。

1.3 辐射交联法这种交联方法主要是利用γ射线、电子束、X光及紫外线等直接辐射PVA水溶液或辐射用物理交联法制成的PVA水凝胶。

在射线作用下,聚合物分子链间通过产生的自由基而交联在一起。

一般情况下,聚合物的辐射交联和辐射裂解同时发生,但由于其结构差异,某些聚合物以辐射交联为,而另一些聚合物则以辐射裂解为主。

聚合物的辐射效应还受O2、添加剂、辐射类型、聚合物的结晶度、溶剂、温度等因素的影响。

研究表明,PVA水溶液在一定浓度以上被辐射时以辐射交联为主,交联度随辐射剂量的增大而增大,水凝胶的交联密度增大,网络结构中微孔的尺寸将会减小,从而使水凝胶的溶胀比、含水量等降低,故通过控制辐射剂量可以实现对交联密度的调控。

辐射交联采用的高能射线能均匀地作用在材料上,聚合物的交联点分布均匀,并且交联度易于控制,能满足对聚合物交联密度要求较高的场合;辐照交联的另一独到之处在于无需添加引发剂或交联剂,产物纯度高且具有较好的光学透明度,并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用,尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的应用前景。

PVA经高能辐照时,生成大分子自由基(P·),它主要有两种来源:辐照直接作用和水辐解活性粒子(S·)的作用。

直接作用:P→P·间接作用:s·+P→P·+SH生成的自由基可以位于主链相同或不同的碳原子上,辐照PVA生成的自由基可以分别位于仲碳和叔碳上,结构式如下所示:两个大分子自由基通过双基偶合反应产生交联键而交联在一起,随着交联键的增多,开始凝胶化并逐渐形成贯穿整体的三维网状结构。

2 PV A水凝胶的研究现状与前景展望2.1 PV A水凝胶的研究现状“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。

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(Celalion)过程,主要体现在基础理论的研究和工艺学研究两方面。

Foly 提出了利用单体聚合制造网络的临界条件,此后Foly又和Rehner提出了网络结构的溶胀理论。

Bldridge 和Ferry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(hydroge1)、醇凝胶(alcogel)和气凝胶(aenoge1)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,日本人曾根康夫最早注意到聚乙烯醇(PVA)水溶液的凝胶化现象。

由于PVA 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。

PV A是一种高度亲水的水溶性聚合物,PV A水凝胶的制备方法主要分为物理交联法(冰冻-熔融法与冰冻-真空脱水法)与化学交联法(化学试剂交联与辐射交联)两种。

由于PV A水凝胶有着很好的生物相容性,低毒性,较高的机械强度和极好的吸水性,其在生物医药领域的应用研究获得了很高的重视,可以用作人工肾、渗透膜、接触性镜片、伤口绷带和敷料、组织工程以及药物释放体系等等。

因此,对于PV A水凝胶的制备研究很有意义。

目前PV A的研究主要集中在以下方面:(1)、从基础研究的角度,对其凝胶过程中水的结合情况,体系的应力变化,动力学等方面进行考察。

(2)、探索冻融法PV A水凝胶制备的条件与性能之间的关系,例如冷冻温度、冷冻时间、融融时间、冻融次数与性能之间的关系。

(3)、改善PV A水凝胶的生物相容性。

(4)、高度透明的PV A水凝胶的制备。

(5)、高强度的PV A水凝胶的制备。

(6)、对PV A水凝胶进行一些改性,拓展PV A水凝胶的应用范围。

(7)、将PV A与其它聚合物共混形成互穿网络结构制备水凝胶。

(8)、将PV A与其他材料制成凝胶复合材料,如与短纤维复合以提高强度等。

2.2 PV A水凝胶的前景展望自从20世纪70年代末,美国Tanaka发现凝胶的体积相变现象以来,响应型凝胶(responsive hydrogel)作为一类新兴的智能材料,尤其是作为软湿件材料成为智能高分子材料中的重要研究领域,在医药和生物工程中有着广泛的应用.当环境的pH值、离子浓度、温度、光照和电磁场或特定化学物质发生变化时,凝胶的体积也随之发生变化,有时还出现相的转变.这种体积的急剧扩张或收缩的变化是可逆的、不连续的,这种现象称为凝胶的敏感性.正是由于高分子水凝胶环境刺激响应这一智能化功能,使其在许多领域得以广泛的研究和应用。

目前对于响应型凝胶的研究主要还集中在以温度、环境的pH值、离子浓度等激发因素为主。

传统的温敏性水凝胶是由聚N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)聚合而得到的。

通过控制反应条件,可以得到具有不同亲疏水比例基团数的水凝胶,这种凝胶随着温度的升高,基团之间的疏水作用及氢键逐渐发生变化,使得这种水凝胶具有温敏性。

将NIPA与丙烯酸、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)等带有亲水基团的单体共聚可研究其温敏性、盐敏性等性质。

具有温敏性的水凝胶可以作为智能材料、药物载体等。

由于聚乙烯醇水凝胶是一类研究的比较成熟的水凝胶,而且具有无毒、无害、生物相容性好等优点,如果能够制备出聚乙烯醇温敏性水凝胶,来代替传统的温敏性水凝胶,将是一个不错的选择。

有关这方面的研究即将起步。

对PV A的侧链接枝得到新的聚合物制备水凝胶。

如将PV A首先与乙醛反应,使其一部分羟基被缩醛化,再正离子化,如与环氧丙基三甲基氯化铵(GTMAC)反应,通过控制反应条件从而制得不同亲疏水比例的水凝胶,以此制备出一种新的温敏性水凝胶。

但是温敏性PV A水凝胶在力学强度、透明性、表面性能等由于体系的复杂而变差,因此针对这些问题,将会一系列的研究。

另外,针对PVA水凝胶本身的一些以拓展其应用范围的研究也是以后研究的热点。

3 实验部分3.1 试验方法1、查阅文献,从文献中了解当前PVA水凝胶的研究热点;2、从文献中总结制备传统PVA水凝胶的试验方法,结合学校实验室的实际情况考虑凝胶的性能表征,设计出传统水凝胶的制备方案;3、确定温敏性水凝胶合成中接枝的种类,查阅文献思考反映的具体条件,设计出温敏性水凝胶的制备方案;4、按照预定的试验方案进行试验,并在实际试验中对试验方案进行修改;5、重复试验,改变温度、亲疏水比例、冻融次数等条件、制备出性能各异的温敏性PV A 水凝胶。

3.2.1 传统水凝胶的制备配制不同浓度的PVA溶液,加热90℃恒温水浴溶解,60℃烘箱恒温去泡。

待溶液澄清后转入模具内,放置于冰箱中急冷,16小时后取出,置于25℃恒温水浴中熔融6小时,这是冻融法的一个循环,可记做N=1。

如此循环往复,几次后,凝胶的力学性能可得到很大的改善。

3.2.2 正离子化的PVA(CAPVA)的制备60℃条件下,百分之十聚乙烯醇水溶液在碱性条件下与GTMAC反应6小时,然后加入盐酸中和,将产物装入透析膜中,透析24小时,可得到精制的正离子化聚乙烯醇(CPVA)。

80℃条件下,上述CPVA在酸性条件下与乙醛反应4小时,加入氢氧化钠中和至中性,同样的方法精制得到精致的CAPVA。

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