探究聚乙二醇、聚乙烯醇改性双网络水凝胶的制备与表征

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1、浙江大学化学工程与生物工程学系硕士学位论文聚乙二醇、聚乙烯醇改性双网络水凝胶的制备与表征姓名：田帅申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：单国荣20100125浙江大学硕士学位论文摘要水凝胶具有良好的环境友好性和生物相容性，生物、医学应用前景广。虽然双网络水凝胶已经对水凝胶的机械性能欠佳进行了极大地改进，但其制备时间太长、条件苛刻。针对这些问题，论文在不同光源组合下采用两步光固化法制备改性双网络水凝胶。用吸水溶胀法比较凝胶的溶胀性能、氧化还原滴定法对AM吸收量进行定量分析、电镜表征凝胶的网络结构、GPC表征了PEG和PVA辐射前后的分子量、万能测试机比较了不同

2、光源组合下改性双网络水凝胶的机械性能。研究了PEG和PVA改性双网络水凝胶的溶胀动力学。PEG和PVA改性的双网络水凝胶的溶胀率高于未改性的双网络水凝胶，且随PEG和PVA加入量的增加，双网络水凝胶的吸水能力增强。研究了PEG=14．1％单网络水凝胶中AM的含量。结果表明：单网络水凝胶吸收AM可分为：快速吸收、缓慢吸收和吸收平衡三个阶段。快速吸收阶段是吸收过程的关键，在此过程中PEG改性的单网络水凝胶的吸收量是未改性单网络水凝胶的两倍。用SEM和TEM研究了单网络水凝胶的表面形貌和双网络水凝胶的内部结构。通过SEM测试发现：未改性单网络水凝胶的特点是呈框架结构，

3、框架致密且框架的表面光滑，并有类似枝权结构；PEG=14．1％单网络水凝胶的特点是疏松的网络结构，网络结构中存在很多细小的孔洞；PVA=0．82％单网络水凝胶的特点是主体结构上除分布有褶皱结构外，还分布有细微的规整网络结构，且微网络内嵌于主网络之中。通过TEM切片图可以看出：未改性双网络水凝胶的主网络以大孔为主，其中PAM颗粒大小及颗粒分布不均匀；PEG=14．1％双网络水凝胶的主网络孔径交小，PAM颗粒较大且分布较均匀。表征了PEG和PVA经紫外辐射后分子量及分布的变化。PEG经强光辐射后分子量分布变宽，加入引发剂后辐射会加宽分子量分布；PEG经弱光辐射后会部

4、分分解，但与有无引发剂无关。PVA经强光或弱光辐射后均会产生交联，过滤后eVA分子量均不变。表征了不同光源组合下双网络水凝胶的机械性能，结果表明：先强后弱光源组合下，PEG=14．1％的双网络水凝胶机械性能最佳，其最大压缩应力达N22．6MPa，最大拉伸应力达到0．60MPa；在两步弱光组合下，PVA=0．41％的双网络水凝胶机械性能最浙江大学硕士学位论文佳，其最大压缩应力达到21．0MPa，最大拉伸应力达到0．70MPa。研究了PEG和PVA改性双网络水凝胶机械性能增强的机理。PEG改性的增强机理有两方面。第一是是PEG在第一网络形成中起到致孔的作用，使得第一

5、网络产生微孔，AM在第一网络中的微孔中聚合；第二是PEG还诱导AM发生双水相聚合反应，控制PAM颗粒大小及分布的均匀性，使得PAM颗粒大小和分布趋于均匀，增强了双网络水凝胶的机械性能。PVA的增强机理是PVA在第一网络形成中，同时形成内嵌于第一网络中的微网络，从而增强了双网络水凝胶的机械性能。关键词：双网络水凝胶，聚乙二醇，聚乙烯醇，机械性能，光源组合11I浙江大学硕士学位论文AbstractHydrogelsareenvironmentallyfriendlyandbiocompatible，andhaveextensiveprospect．Doublenet

6、work(DN)hydrogelshaveimprovedthemechanicalpropertiesofhydrogelsfurther；howeveritwilltakelongtimetopreparetheDNhydrogelsunderrigorexperimentalenvironment．Accordingtheseissues，two—stepUVradiationtopreparetheDNhydrogelswithdifferentlightcombinationispresented．Swellingpropertieswerecompa

7、redbywater-swellingmethod，theabsorptiveamountofAMwasquantitativeanalyzedbyredoxtitrations，network’SstructurewascharacterizedbySEMandTEM，molecularweightofPEGandPVAbeforeandafterUVradiationwasmeasuredbyGPC，mechanicalpropertiesofmodifiedDNhydrogelsweretested．SwellingdynamicsofDNhydrogel

8、smodifiedbyP