细菌纤维素/聚乙烯醇双网络复合水凝胶的制备与性能研究

利用冷冻-解冻法制备了细菌纤维素（BC）/聚乙烯醇（PVA）双网络复合水凝胶,研究不同BC含量及循环周期对BC/PVA复合水凝胶力学性能和溶胀特性的影响,结果表明,随着BC含量的增多,复合水凝胶的含水率、平衡溶胀比、拉伸强度和压缩强度与普通的PVA水凝胶相比均有一定程度的提高;综合考虑,当BC含量为4%时,各项性能均达到最佳值;随着循环次数的增多,水凝胶内部的物理交联点增多,导致水凝胶的含水率下降,拉伸强度和压缩强度则有明显的上升趋势。SEM观察的结果与之前的分析是一致的。     

高强度聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶

采用冷冻-解冻方法制备了物理交联的聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶。采用热失重、X射线衍射、差示扫描量热、扫描电镜、力学性能、溶胀性能及离子强度敏感性等分析对制备的复合水凝胶进行了表征,研究了氧化石墨烯(GO)含量、冷冻-解冻循环次数、聚乙烯醇(PVA)浓度对复合水凝胶性能的影响。研究结果表明,复合水凝胶呈现出三维多孔网络结构;随着GO含量的增加,水凝胶的热稳定性增强、熔融温度上升,拉伸强度和压缩强度也得到明显提高,说明GO在复合水凝胶中起到了物理交联剂的作用;复合水凝胶的平衡溶胀比随着GO含量的增加而增大,但当GO的质量分数超过0.4%时逐渐减小;增加冷冻-解冻循环次数或PVA浓度,水凝胶的拉伸强度和压缩强度增大,力学性能得到显著改善。     

聚丙烯酰胺/改性纳米纤维素晶体纳米复合水凝胶的光聚合制备与表征

先用马来酸酐对纳米纤维素晶体(NCC)进行表面改性得表面含碳-碳双键的改性NCC(mNCC),然后将丙烯酰胺(AM)和mNCC一起光聚合得PAM/mNCC纳米复合水凝胶;通过红外光谱、扫描电镜、热重分析、差热分析、溶胀实验和拉伸实验研究了水凝胶的结构和性能。结果表明,PAM/mNCC纳米复合水凝胶是一种物理/化学共交联水凝胶;与用质量分数0.25%N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联的PAM水凝胶相比,PAM/mNCC纳米复合水凝胶中的微孔尺寸分布更宽,PAM分子链的起始分解温度和玻璃化转变温度升高;当mNCC的用量占AM质量的5%~10%时,PAM/mNCC纳米复合水凝胶的饱和溶胀率、拉伸强度、断裂伸长率分别为PAM水凝胶的2.1~2.7倍、0.45~1.1倍、3.8~7.1倍。     

透明质酸/胶原蛋白/聚乙二醇复合水凝胶的研究

针对透明质酸、胶原蛋白水凝胶力学性能差的问题,采用两步交联法将透明质酸、胶原蛋白与聚乙二醇双丙烯酸酯制备成一种兼具生物相容性和高强度的复合水凝胶。研究制备了具有相同胶原蛋白和聚乙二醇双丙烯酸酯质量分数,不同透明质酸质量分数的水凝胶,从微观结构和力学强度调控了复合水凝胶的理化性能,并用L-赖氨酸对复合凝胶进行改性。SEM结果表明,三元复合水凝胶具有蜂窝状的内部结构,孔径范围在80~180μm,赖氨酸浓度达40 mmol/L时,水凝胶的压缩模量达414 k Pa,是改性前模量的19倍。细胞毒性和体内植入实验表明该水凝胶浸提环境对细胞生长无明显抑制作用,产生较低的免疫排斥反应,有望用于软骨等组织的修复。     

聚丙烯酰胺/BiOCl复合水凝胶激光响应材料的制备与性能研究

在氯氧化铋(BiOCl)存在下,以丙烯酰胺(AM)为单体,以过硫酸钾为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过自由基聚合制备复合水凝胶并测试其压缩和溶胀性能。利用掺钕钇铝石榴石激光器对复合水凝胶表面进行激光标记,考察电流强度和BiOCl含量对激光标记效果的影响,利用X射线衍射(XRD)和热重(TGA)分析对标记表面表征分析。结果表明:相比纯水凝胶,复合水凝胶压缩强度提高且BiOCl质量分数为1.0%时,压缩强度最大,溶胀时间有所延长,完全溶胀时两种水凝胶溶胀比接近;BiOCl的添加使水凝胶具有激光响应性能,产生黑色文字和图案清晰度随激光电流强度的增加而变化,当电流强度为17A时,标记区域最清晰;TGA分析结果表明激光的辐照没有引起水凝胶表面高分子链的热解;XRD谱图结果显示复合水凝胶激光标记后产生新的黑色Bi金属;复合水凝胶表面黑色图案的产生是由于BiOCl吸收激光能量分解生成黑色Bi单质的结果。     

PEGDA/SA复合水凝胶的制备及性能研究

通过SLA 3D打印和离子交联的方法制备出聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)/海藻酸钠(SA)复合水凝胶。探究了PEGDA和SA不同含量对复合水凝胶溶胀性能、力学性能和热动态分析的影响。溶胀测试结果表明,PEGDA含量的降低或SA含量的上升的均能有效提高水凝胶的吸水速率和平衡溶胀率;压缩性能测试结果表明,SA网络的引入有助于提高凝胶的极限压缩应变和能量耗散性能,PEGDA/SA含量为50/2.5的复合水凝胶极限压缩应变达到30.4%,比相同PEGDA含量的单网络水凝胶提升了45.4%;数字散斑分析结果表明,复合水凝胶的泊松比复合水凝胶的泊松比在0.35~0.5之间;DMA结果标明,复合水凝胶在-20~100℃之间拥有相同的物质结构,SA的加入并没有影响到材料的玻璃化转变温度。     

氧化海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶的制备与表征

通过水-乙醇和水-正丙醇两种不同的溶剂体系制备高分子量和不同氧化度的氧化海藻酸钠(OSA),然后引入聚丙烯酰胺(PAM)交联网络结构,通过二步法获得OSA/PAM复合水凝胶。探讨了不同反应体系下,HCl体积分数对OSA分子量的影响以及氧化剂(高碘酸钠NaIO_4)添加量、反应时间对OSA氧化度的影响规律。结果表明:在水-正丙醇体系下,HCl体积分数为24vol%时,氧化海藻酸钠的分子量达到170 000;调节NaIO_4的添加量和反应时间可以控制OSA的氧化度在10%~85%范围内变化。在此基础上对OSA/PAM复合水凝胶的溶胀率和力学性能进行了探讨,发现氧化度10%的复合水凝胶48h后的溶胀率达1 777%,断裂强度为0.11MPa,随着OSA氧化度的增大,OSA/PAM复合水凝胶的溶胀率增大,而拉伸强度逐渐减小。     

不同PEG分子量对SF/PU复合水凝胶性能的影响

以IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)为硬段,PEG(聚乙二醇)、PPG(聚氧化丙烯二醇)为软段,DMPA(二羟甲基丙酸)、DEG(一缩二乙二醇)为扩链剂,TEA(三乙胺)为中和剂合成了一系列不同PEG分子量的聚氨酯(PU)预聚体,与丝素蛋白(SF)交联制备了SF/PU复合水凝胶。通过形貌分析、溶胀温敏性及抗压性能探究了PEG的分子量对水凝胶性能的影响。结果显示,PEG的分子量为4000时水凝胶的平衡溶胀吸水率可高达8.30,最大压缩模量为0.436MPa;而PEG的分子量为1000时水凝胶的平衡溶胀吸水率仅为1.15,压缩模量可高达0.924MPa。验证了PEG的分子量对SF/PU复合水凝胶性能的影响比较显著。     

聚乙二醇改性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能

通过酸碱处理和机械研磨结合的方法制备纳米纤维素(CNFs),并利用冻融循环法分别制备了聚乙烯醇(PVA)和纳米纤维素/聚乙烯醇(CNFs/PVA)复合水凝胶,以及聚乙二醇(PEG)改性PVA和CNFs/PVA复合水凝胶。考察不同配方下复合水凝胶的微观形貌变化,并对复合水凝胶的溶胀性能、压缩强度及热稳定性能进行研究。结果表明,CNFs与PEG对PVA水凝胶的微观形貌均有改善作用,加入PEG后形成的PEG/PVA凝胶产生明显的三维网络结构。当PEG与CNFs同时加入到PVA凝胶后形成的CNFs-PEG/PVA凝胶具有均匀的互穿孔洞结构,此时复合水凝胶的孔隙率最高((67.5±4.3)%),溶胀度最好(980%),且压缩强度较PVA水凝胶也有所提升。PEG对复合凝胶的热稳定性无影响,而加入CNFs后,CNFs-PEG/PVA复合凝胶的初始热分解温度从235℃上升至300℃,显著提高了PVA凝胶的热稳定性。     

聚乙烯醇/淀粉复合水凝胶的辐射合成

通过辐射法制备聚乙烯醇/淀粉复合水凝胶,研究了辐照剂量和淀粉含量对聚乙烯醇/淀粉复合水凝胶的凝胶含量和溶胀率的影响.辐照剂量较小时,凝胶含量随着淀粉含量的增加明显降低,当辐照剂量大于40kGy时,凝胶含量随淀粉含量的增加下降平缓,溶胀率则随淀粉含量增加逐渐增大.红外结果分析表明淀粉与聚乙烯醇发生接枝反应.结果表明,通过...     

羟基磷灰石纳米纤维增强甲基丙烯酸酐改性明胶复合水凝胶的制备及性能

采用溶剂热法制备了具有超高长径比的羟基磷灰石(HAP)纳米纤维,并将其与甲基丙烯酸酐改性明胶(GelMA)结合,利用紫外光交联制备了HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶。通过SEM、XRD、力学测试、溶胀测试、降解测试、细胞培养等对HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶进行结构表征和性能测试。SEM断面观察表明,HAP纳米纤维/GelMA水凝胶呈三维孔隙贯通的多孔结构。力学实验表明,HAP纳米纤维能有效增强水凝胶的弹性模量,且随着HAP纳米纤维添加量的增加,力学性能增强效果越明显。溶胀实验表明,当HAP纳米纤维质量分数为5.2wt%~14.2wt%时,HAP纳米纤维复合水凝胶的溶胀率变化不明显,当质量分数为18.2wt%时,溶胀率降低。降解实验表明,HAP纳米纤维的加入能有效保持水凝胶结构形态,使其更加稳定可控。细胞包裹培养实验表明,HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶能为细胞提供良好的三维生长环境,表现出优良的生物相容性。本实验制备的HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶在组织工程领域有着良好的应用前景。      

聚对二氧环己酮/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能

在聚乙烯醇(PVA)水凝胶的网络中引入完全生物降解的聚对二氧环己酮(PPDO),采用冻融法制备出生物降解周期可控的PPDO/PVA复合水凝胶。通过调整低分子量PPDO与高分子量PVA之间的比例,使PPDO柔性分子链与PVA分子链之间形成聚合物网络互穿结构,实现改善水凝胶力学性能和生物降解性能的目的。采用红外光谱、扫描电镜和万能试验机对水凝胶进行了结构表征和性能测试;并通过溶胀性能及失水性能测试、降解性能测试和抑菌性测试对水凝胶进行了研究。结果表明,PPDO/PVA复合水凝胶呈现出孔隙均匀的三维网络结构,拉伸强度和压缩强度与纯PVA水凝胶相比提高了1～3倍;在37℃的PBS缓冲溶液中降解,降解速率明显提升,35 d可以降解45%,且在伤口愈合的周期内保持优异的力学强度。平板细菌培养实验证明了复合水凝胶具有抑菌的特性。PPDO/PVA复合水凝胶在伤口敷料领域具有广泛的应用前景。     

聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮复合水凝胶的结构与性能研究

用溶液共混法和冷冻解冻工艺制备聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)二元复合水凝胶,通过红外、XRD、DSC、含水率与溶胀测试等对材料的结构与性能进行分析表征,并研究了材料的力学性能与细胞毒性.结果表明,PVP能与PVA通过化学键合形成分子级混合的PVA/PVP复合水凝胶.PVP含量可以影响PVA水凝胶的结构、结晶度、玻璃化转变温度、吸水率以及力学性能.该复合水凝胶具有高的吸水率和良好的细胞相容性,而且具有类似天然软骨的可渗透性.PVP/PVA复合水凝胶是一种有发展前景的人工软骨替代材料.     

纳米细菌纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶在模拟体液中的疲劳行为

聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶作为半月板及软骨等长期承重植入体,在生理环境中的疲劳行为关系到植入体的持久性和稳定性。采用弥散增强的方法将纳米细菌纤维素(BC)均匀分散在PVA水凝胶基体中,制备了纳米BC/PVA复合水凝胶。在模拟体液(SBF)环境中,采用压缩疲劳过程分析、疲劳前后刚度变化分析及疲劳前后尺寸稳定性分析3种方法,测试和评价了复合水凝胶的抗疲劳性能和力学稳定性。结果表明:纳米BC/PVA复合水凝胶在模拟人体环境中具有良好的抗疲劳性能,能够满足体内植入物的抗疲劳性能需求;纳米BC的加入可以有效提升复合水凝胶的力学稳定性和抗疲劳性能,但随着纳米BC含量的进一步升高,复合水凝胶的抗疲劳性能有所减弱,当PVA与纳米BC质量比为30∶1时,纳米BC/PVA复合水凝胶疲劳前期与后期最大位移变化量最小(0.002mm),疲劳前后刚度变化最小(5.41%),且疲劳前后尺寸稳定性最强,变形量仅为0.427mm,抗疲劳性能达到最佳。     

PVA/P(AA-AM)复合水凝胶的制备及性能

采用水溶液聚合方法合成了不同组成的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物(P(AA-AM))。将聚乙烯醇(PVA)与所合成的P(AA-AM)共混,以戊二醛为交联剂,制备出了不同结构的PVA/P(AA-AM)复合水凝胶。采用扫描电镜观察了凝胶形貌,研究了复合水凝胶的结构与性能关系。结果表明,复合水凝胶溶胀性能与所用交联剂加量有关,复合水凝胶的溶胀度随着交联剂加量增加先增大后减小,在交联剂加量为0.5%时水凝胶溶胀度达到最大值。复合凝胶中的聚合物组成对溶胀度影响显著,随着P(AA-AM)含量提高,水凝胶的溶胀度逐渐增大。适当结构的复合水凝胶具有pH敏感性,敏感程度随着凝胶中P(AA-AM)含量的增加而增强。     

高力学强度羟乙基纤维素/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备EI北大核心CSCD

通过自由基聚合一步合成了羟乙基纤维素/聚丙烯酰胺(HEC/PAM)复合水凝胶,这种水凝胶具有优异的拉伸性能和压缩性能,可能源于PAM链与HEC链之间的氢键相互作用。经测试,HEC/PAM复合水凝胶可被拉伸至原尺寸的24倍,对应的拉伸断裂应力为113kPa;90%压缩形变对应的压缩强度达0.87 MPa;水凝胶的最大压缩形变达95%以上。同时,HEC/PAM水凝胶还表现出了优异的可恢复性能。因此,HEC/PAM复合水凝胶在生物医药领域有潜在的应用价值。     

不同条件对PVA/CS复合水凝胶溶胀性能的影响

以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)为原料,戊二醛为交联剂,制备出PVA/CS复合水凝胶载体材料,改变PVA/CS的质量配比、交联剂含量、pH值和温度,考察了不同条件下对复合水凝胶溶胀性能的影响.结果表明,当PVA/CS质量比为3:1、交联剂体积分数为4%时所合成凝胶的溶胀性能较好;随着温度的升高,溶胀度不断减小;凝胶在酸性条件的溶胀性能远远优于碱性条件的溶胀性能.     

高力学强度羟乙基纤维素/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备

通过自由基聚合一步合成了羟乙基纤维素/聚丙烯酰胺(HEC/PAM)复合水凝胶,这种水凝胶具有优异的拉伸性能和压缩性能,可能源于PAM链与HEC链之间的氢键相互作用。经测试,HEC/PAM复合水凝胶可被拉伸至原尺寸的24倍,对应的拉伸断裂应力为113kPa;90%压缩形变对应的压缩强度达0.87 MPa;水凝胶的最大压缩形变达95%以上。同时,HEC/PAM水凝胶还表现出了优异的可恢复性能。因此,HEC/PAM复合水凝胶在生物医药领域有潜在的应用价值。     

原位交联聚乙烯醇/白炭黑复合水凝胶的制备、结构与性能

采用白炭黑(WCB)与聚乙烯醇(PVA)原位交联制备PVA/WCB复合水凝胶。结果发现WCB表面的邻二羟基与硼酸的交联反应增加了PVA交联反应时硼酸的消耗量;WCB表面对硼酸的吸附作用加速硼酸扩散渗入凝胶内部,促进PVA的交联反应,当WCB含量为1.0%(质量分数)时,交联反应速率常数达到最大值5.05h-1。应变扫描中复合水凝胶的储能模量明显大于其损耗模量,证明网络结构的存在,随WCB含量增加,凝胶线性粘弹增强比上升,WCB的增强效率为30.19。适量WCB能提高PVA凝胶小球的耐水力冲击性能及拉伸力学性能。WCB的加入使复合水凝胶的网孔尺寸增大、孔壁变薄、开孔增多、平衡溶胀率增加,将其固定化微生物用于污水处理,有效提高了污水处理效率,当WCB含量为2.5%(质量分数)时PVA固定化微生物水凝胶的COD去除率为75.73%。     

高强度聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯复合水凝胶的制备

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)为单体,N,N-胱胺二丙烯酰胺(CBA)为交联剂,在氧化石墨烯(GO)水分散液中进行自由基原位聚合,制备了高强度PDMA/GO复合水凝胶,研究了GO和交联剂CBA的含量对复合水凝胶性能的影响。结果表明,复合水凝胶的热稳定性、拉伸强度和压缩强度随GO和CBA含量的增加而增加,其平衡溶胀比随GO含量的增加而减小。利用CBA的二硫键可以还原断裂的性质,通过热重分析测定了PDMA在GO表面的接枝效率。结果表明,GO不是简单共混在水凝胶中,而是起到了交联剂的作用,使得复合水凝胶具有优良的拉伸强度和压缩强度。