聚乙烯醇丝胶共混凝胶薄膜的制备及其性能与结构研究

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1、上海交通大学硕士学位论文聚乙烯醇/丝胶共混凝胶薄膜的制备及其性能与结构研究摘要本论文采用反复冷冻-解冻的方法制备了聚乙烯醇（PVA）/丝胶共混水凝胶，通过风干得到力学性能良好同时具有良好生物相容性的PVA/丝胶共混凝胶薄膜。该共混凝胶薄膜在水中溶胀后可再次得到含水凝胶，可望应用于相关生物医用复合材料领域。通过改变两种组分的比例、冷冻-解冻的循环次数和冷冻时的温度制备了性能、结构不同的PVA/丝胶共混凝胶薄膜，系统地研究了共混凝胶薄膜在水中的溶胀率和溶失率、力学性能、结晶性能、热性能以及微观结构，并与直接铸膜

2、的方法制备的共混薄膜结构与性能进行对比。研究结果表明，随冷冻温度的降低和冷冻-解冻循环次数的增加，PVA/丝胶共混凝胶薄膜在水中的溶胀率和溶失率都有所减小，力学性能有所提高；当试样中PVA与丝胶两种组分的含量相同时，溶胀率和溶失率最小，力学性能最好。共混凝胶薄膜的力学性能好于直接铸膜制备的共混薄膜的力学性能，共混凝胶薄膜在水中的溶胀率和溶失率也比直接铸膜制备的共混薄膜明显减小。示差扫描热分析（DSC）与热重分析(TGA)表明，PVA/丝胶共混V上海交通大学硕士学位论文凝胶薄膜中PVA的结晶度和薄膜的热稳定性

3、随制备过程中冷冻温度的降低和冷冻-解冻循环次数的增大而提高；当两种组分的含量相等时，共混凝胶薄膜中PVA的结晶度最高，热稳定性最好。共混凝胶薄膜的热性能好于直接铸膜得到的共混薄膜的热性能。利用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、动态力学性能测试(DMA)分析了PVA/丝胶共混凝胶薄膜的微观结构及两相的相容性。结果表明，PVA与丝胶共混后，呈两相结构，经过反复冷冻-解冻循环处理，两种分子之间通过氢键的作用形成了复合体，增加了两组分的相容性。这种氢键作用的大小，随着制备过程中两种组分的比例、冷冻-解冻的

4、循环次数和冷冻时的温度而变化，影响着共混凝胶薄膜的性能。关键词：聚乙烯醇，丝胶，共混凝胶薄膜，反复冷冻-解冻VI上海交通大学硕士学位论文THEPREPARATIONOFPVA/SERICINBLENDEDHYDROGELMEMBRANESANDSTUDYONTHEIRPROPERTIESANDSTRUCTURESABSTRACTThePVA/Sericinblendedhydrogelswerepreparedbythemethodofrepeatedfreezingandthawing.Afterair-

5、drying,themembraneswithgoodmechanicalpropertiesandbio-miscibilitywereprepared.Themembranescanchangeintohydrogelsagainbyswellinginwaterandwerehopedtobeusedintheareaofbio-medicine.Membraneswithdifferentpropertiesandstructureshavebeenpreparedbychangingtherati

6、oofthetwophases,thenumberoffreezing-thawingcyclesandthefreezingtemperature.Wehavesystematicallystudiedthepropertiesofsolubilityandswellinginwater,mechanicalproperties,crystallinity,thermalstabilityandtheirmicro-structures.Inordertocompare,wealsopreparedthe

7、membranesbydirectcasting.Theresultsofstudyshowedthat,withthedecreasingoffreezingtemperatureandincreasingoffreezing-thawingcycles,themembranes’VII上海交通大学硕士学位论文propertiesofsolubilityandswellinginwaterdecreasedandthemechanicalpropertiesincreased.Whenthecontent

8、ofsericinandPVAwasequal,thepropertiesofsolubilityandswellingwereminimumandmechanicalpropertiesweremaximum.Thethermalpropertiesofblendedhydrogelmembraneswerebetterthanthoseofmembranespreparedbydirectcasting.Th