海藻酸鹽基水凝膠的制備及其性能研究.pdf

1、海藻酸鈉水凝膠具有優(yōu)異的生物相容性和吸水保濕性，且原料來源廣、安全無毒、可降解，在生物材料方面具有越來越廣泛的應(yīng)用。但是海藻酸鈉水凝膠具有凝膠可控性差，機(jī)械強(qiáng)度低的缺點，在單獨使用時往往難以滿足人們對材料的實際應(yīng)用要求，這極大地限制了其應(yīng)用范圍。通過互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（IPN）將合成高分子和海藻酸鈉復(fù)合制備高性能水凝膠，不僅能克服海藻酸鈉水凝膠在單獨使用時的缺陷，還可以將兩者的優(yōu)點結(jié)合，從而制備得到結(jié)構(gòu)可控、生物相容性良好以及功能性質(zhì)優(yōu)良的水

2、凝膠材料。
　　采用具有良好生物穩(wěn)定性的丙烯酰胺（AAm）作為海藻酸鈉（SA）的半互穿組分，以N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）作為AAm的共價交聯(lián)劑，過硫酸銨（APS）為引發(fā)劑，四甲基乙二胺（TEMED）為助引發(fā)劑，通過自由基聚合法可以制備得到聚丙烯酰胺/海藻酸鈉（PAAm/SA）半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠。綜合考慮水凝膠的平衡溶脹比和拉伸性能，得到PAAm/SA水凝膠的最佳制備工藝：海藻酸鈉含量為2wt％，丙烯酰胺含量為18wt%時，

3、MBA、APS和TEMED的用量分別為AAm的0.04wt%、0.6wt%和0.8wt%時，水凝膠具有優(yōu)異的吸水溶脹性和拉伸性能。
　　Ca2+可以和SA的G單元形成“蛋盒”結(jié)構(gòu)，通過對PAAm/SA水凝膠浸泡含有乙醇的氯化鈣（CaCl2）溶液可以制備得到聚丙烯酰胺/海藻酸鈣（PAAm/CA）互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠。通過對 PAAm/CA水凝膠外觀形態(tài)和微觀形貌的觀察可知：Ca2+對SA分子鏈進(jìn)行離子交聯(lián)的同時乙醇對離子交聯(lián)過程中水凝膠的

4、溶脹度具有控制作用，且乙醇對離子交聯(lián)程度沒有消極影響。氯化鈣和乙醇的協(xié)同作用使得水凝膠的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加均勻、規(guī)整，網(wǎng)絡(luò)孔徑減少，孔密度增加，水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改善對其力學(xué)性能具有積極的影響。當(dāng)離子交聯(lián)溶液中含有4wt%氯化鈣和30wt%乙醇時，兩者協(xié)同作用形成的PAAm/CA互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠具有光滑、規(guī)整的表觀形貌，其拉伸強(qiáng)度可以由未進(jìn)行離子交聯(lián)時的248kPa提高到624kPa。
　　在 SA中引入聚乙烯醇（PVA），通過互穿網(wǎng)絡(luò)

5、技術(shù)將 Ca2+交聯(lián)的 SA和凍融循環(huán)交聯(lián)的 PVA結(jié)合可以形成聚乙烯醇/海藻酸鈣（PVA/CA）互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠。鈣離子原位釋放法和凍融循環(huán)法的有效結(jié)合，可以克服浸泡 CaCl2法交聯(lián)不均勻的缺點，制備得到的PVA/CA水凝膠交聯(lián)更加均勻，具有均一規(guī)整且孔隙率較高的多孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)Ca2+用量為10mM，凍融循環(huán)≧4次時，水凝膠的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻規(guī)整，孔洞相互貫通，孔隙率較高。交聯(lián)均勻的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為水凝膠優(yōu)異的吸水保濕性提供了穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)基