pvaha复合水凝胶的原位合成与性能研究

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1、国内图书分类号：TQ113.1学校代码：10213国际图书分类号：546.3密级：公开理学硕士学位论文PVA-HA复合水凝胶的原位合成与性能研究硕士研究生：杨雯导师：李文旭副教授申请学位：理学硕士学科：无机化学所在单位：理学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ113.1U.D.C:546.3DissertationfortheMasterDegreeinScienceIN-SITUSYNTHESISANDCHARACTERISTICSOFPOLYVINYLALCOHOL-HYDROXYAPATITECOMPOSITECandidate

2、：YangwenSupervisor：AssociateProf.LiwenxuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：InorganicChemistryAffiliation：SchoolofScienceDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要聚乙烯醇(PolyvinylAlcohol，PVA)水凝胶除了具有良好的生物相容性、可降解性以及生物摩擦性能，还具有与人体的软骨

3、组织极为相似的性质，因而成为软骨替代中较为常用的材料。但是其较低的强度和韧性限制了它的应用，通过添加无机颗粒或者纤维可以改善PVA水凝胶的力学性能，同时提高PVA水凝胶的生物活性。因此，本研究通过原位合成PVA-HA复合水凝胶，提高PVA水凝胶作为软骨修复材料的应用价值。采用原位沉淀法在PVA分子链上沉积HA，通过反复的冻结-融化工艺得到PVA-HA复合水凝胶。探讨了浓缩比、PVA加入量和无机盐加入量等工艺条件对PVA-HA水凝胶物相和形貌的影响。同时，利用SEM、XRD、EDS等分析方法研究了PVA-HA水凝胶的体外生物活性，采用万能材料试验机研究水凝胶的抗压强度和应力-应变特性，考察

4、了水凝胶的再溶胀性能。实验结果表明，降低乳白色悬浮液的浓缩比有利于PVA与HA的复合，浓缩比降低至7.5%时，可以得到均匀的白色PVA-HA复合水凝胶。无机盐浓度的变化会影响PVA-HA复合水胶的微观形貌，无机盐浓度越高，PVA-HA复合水凝胶的微观形貌中的颗粒越多，孔结构越少。而提高PVA浓度并降低无机盐浓度能够促进微观网状结构的形成。综上所述，向初始液中加入四水合硝酸钙、磷酸氢二铵和PVA，反应温度为80°C，反应时间为10h，浓缩时间为2h，浓缩比为7.5%，冻结-溶化循环次数为3次，可以得到PVA-HA复合水凝胶。将制得的PVA-HA复合水凝胶放入模拟体液中浸泡28d后，有少量的

5、碱式磷酸氢钙沉积。但是浸泡过程中水凝胶体系中未发现明显的HA生长迹象。水凝胶具备一定的吸水溶胀性，其他条件相同时，PVA-HA水凝胶的再溶胀率随着无机盐加入量的降低而增加，随着PVA加入量的增加而增加。HA在PVA-HA复合水凝胶中起到了提高抗压性能的作用，同时，增大PVA的加入量能够大幅度地提高水凝胶的抗压力学性能，增加冻结-融化循环次数(n)也有利于大幅度提高力学性能。当PVA的质量分数为6wt%，当n从3增大9时，抗压强从0.41MPa增大到0.50MPa度增大了22.0%。PVA-HA复合水凝胶的弹性模量与压缩比呈现指数函数关系,符合人体软骨的力学特征。弹性模量随着随着无机盐加入

6、量的降低而增加，随着PVA加入量的增加而增加。当PVA的质量分数为6wt%，硝酸钙浓度为0.06mol/L时,PVA-HA水凝胶的弹性模量从0.07MPa(压缩比为5%)增加到2.86MPa(压缩比由60%)，增加了40.8倍。-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文关键词：PVA-HA水凝胶；原位沉淀法；冻结-融化；抗压强度-II-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractPolyvinylAlcoholhydrogelhasgoodbiocompatibility,biodegradabilityandespeciallyexcellentbiotribiologicalproper

7、ties.Asithasbeenmatchedtohumantissuesintheirproperties,itcanreplacethecartilagetissues.Duetoitspoorstrengthandtoughness,itneedstoaddsomeinorganicparticlesandwhiskerstoimproveitsmechanicalpropertiesandbiologyactivity.Th