基于多種交聯(lián)方式的高強(qiáng)度水凝膠的制備及性能研究.pdf

1、水凝膠是一種具備高含水量的柔性材料，由于其三維網(wǎng)絡(luò)狀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與生物體細(xì)胞間質(zhì)及生物組織的結(jié)構(gòu)極為相似，而展現(xiàn)出良好的生物相容性和類(lèi)生物特性，因此在組織工程修復(fù)、藥物輸送等生物醫(yī)學(xué)方面有著極其廣泛的應(yīng)用前景。目前傳統(tǒng)高分子水凝膠的力學(xué)性能都較差，限制了其在這一領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。為解決這一難題，本論文將采取多種交聯(lián)方式相結(jié)合的策略構(gòu)建更為有效的聚合物網(wǎng)絡(luò)能量耗散機(jī)制，從而提高水凝膠的力學(xué)性能。
　　（1）將復(fù)合水凝膠制備方法應(yīng)用到共價(jià)鍵

2、與離子鍵交聯(lián)的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠中，將兩種水凝膠的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，制備出同時(shí)含有物理吸附、離子鍵、共價(jià)鍵交聯(lián)方式的四種Nanoparticles/Alginate/Am納米復(fù)合雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠，大幅度提高水凝膠的強(qiáng)度和拉伸性能。在制備過(guò)程中采用了陽(yáng)離子溶液浸泡的方法使天然大分子鏈之間形成離子鍵，避免了傳統(tǒng)直接反應(yīng)的制備方法中反應(yīng)不均勻、容易產(chǎn)生凝膠缺陷等問(wèn)題，提高了水凝膠的成型質(zhì)量，從而加強(qiáng)了水凝膠的力學(xué)性能。然后通過(guò)一系列測(cè)試表征，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果討論

3、分析了四種不同納米材料的不同的增強(qiáng)作用與機(jī)理。同時(shí)，對(duì)水凝膠進(jìn)行了動(dòng)態(tài)力學(xué)和細(xì)胞毒性的分析與檢測(cè)，考察了這種水凝膠作為組織修復(fù)材料的可能性。
　　（2）為了解決離子鍵交聯(lián)水凝膠在含有大量陰離子的電解質(zhì)溶液中力學(xué)性能急劇衰減的問(wèn)題，在之前雙交聯(lián)方式的基礎(chǔ)上，本論文采用了一種新型的制備方法即自由基聚合、熱處理結(jié)晶、陽(yáng)離子浸泡相結(jié)合的方法，制備出了同時(shí)含有共價(jià)鍵交聯(lián)、離子鍵交聯(lián)、微晶體交聯(lián)的PVA/AM/MA聚合物水凝膠，使三種交聯(lián)方式

4、在聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部協(xié)同作用，增強(qiáng)了水凝膠抵抗外力的能量耗散機(jī)制，大幅度增強(qiáng)了水凝膠的力學(xué)性能，并且在含有大量陰離子的電解質(zhì)溶液中具備出色的穩(wěn)定性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這種同時(shí)含有三種交聯(lián)方式的水凝膠可以達(dá)到超高的拉伸強(qiáng)度(8MPa)，良好的斷裂伸長(zhǎng)率(600％），以及在磷酸鹽緩沖液中浸泡12小時(shí)后依然能保持91%的拉伸強(qiáng)度的穩(wěn)定性。同時(shí)為檢測(cè)水凝膠的細(xì)胞毒性，我們對(duì)這種材料做了細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)試，對(duì)照結(jié)果表明不影響細(xì)胞的正常生長(zhǎng)。
　　本論文的創(chuàng)

5、新之處：
　　1、將納米復(fù)合水凝膠與雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的策略相結(jié)合，利用四種不同的納米粒子增強(qiáng)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的聚合物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，制備了含有物理吸附、離子鍵、共價(jià)鍵交聯(lián)方式的納米復(fù)合雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠，并研究了不同的納米粒子對(duì)聚合物雙網(wǎng)絡(luò)體系的增強(qiáng)機(jī)制。
　　2、通過(guò)自由基聚合、熱處理結(jié)晶、陽(yáng)離子浸泡相結(jié)合的方法，制備出了同時(shí)含有共價(jià)鍵交聯(lián)、離子鍵交聯(lián)、微晶體交聯(lián)的PVA/AM/MA聚合物水凝膠，在大幅度提高水凝膠力學(xué)性能的同時(shí)賦予了水凝膠在