聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究

１．２．２水凝胶的分类 根据 水 凝 胶网络键合的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶［ｌ０１，物理凝胶
是通过物理作用力如静电作用、氢键 、链的缠绕等形成的，这种凝胶是非永 久性 的，通过加热凝胶可转变为溶液，所 以也被称为假凝胶或热可逆凝胶 。 化学凝胶是 由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝
ｔｏ
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原创性声明
本人 郑 重 声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。
越来越广泛的应用 。
水溶 性 聚合物总体上可 以分 为三类 ：有机 天然水溶性 聚合物 ，有机半合成 水溶性聚合物和有机合成水溶性聚合物 。有机天然水溶性聚合物 以植物或动
物 为原料 ，通 过物 理方法或者化 学方法提 取而得 ，常见 的如淀粉类 ，海藻类 ， 动植物胶等 ，一直是生命科学中的前沿课题；有机半合成水溶性聚合物是由
将 纳 米 轻基磷灰石 、微孔轻基磷灰石预分散后，与聚乙烯醇制得复合物， 对其冷冻 一解冻处理后，对聚 乙烯醇与轻基磷灰石之间的相互作用进行 了红 外光谱 、Ｘ射线衍射 、ＤＳＣ表征 ，认 为加入的纳米轻基磷灰石使聚 乙烯醇结 晶完善程度提高，焙变增加。从聚 乙烯醇一微孔经基磷灰石复合水凝胶Ｘ射 线衍射谱 图、ＤＳＣ曲线上可 以看 出，微孔轻基磷灰石与聚 乙烯醇分子间存在
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摘要
聚 乙 烯 醇是一 种 水溶性聚合 物 ，因其 良好 的力学性 能、生物 相 容性 、高 亲水性广 泛用 于生物 医用材料 。随着材 料科 学与生命科学 的发展 ，单 纯 的聚 乙烯醇水凝胶 已不 能满足使用要求，这就要求对 已有的聚乙烯醇水凝胶进行 改性 ，满 足性 能需要 。
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Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ ｂｙ ｖｉａ ＩＲ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎｄ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ，Ｗ ｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄＮ ａｎｏ－Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅａ ｎｄＰ ｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａ ｌｃｏｈｏｌ）ｈ ａｄｓ ｔｒｏｎｇｉ ｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ， ｔｈｅｃ ｒｙｓｔａｌｐ ｅｒｆｅｃｔｄ ｅｇｒｅｅｃ ｏｕｌｄｉ ｍｐｒｏｖｅｔ ｈｅｃ ｈｔｈａｌｐｙ．
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ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄ１ｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅｓ ，ｔｅｎｓｉｌｅ
有鸽 论文作者签名：
日期： １护宁 年 ０乎月 。１日
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第一章 文献综述
Ｌｌ水溶性聚合物１’１
水 溶 性 聚合物又称水溶性 高分子化合物 ，是一种亲水性的高分子材料，
在水 中 能溶 解 而形成水溶 液或 分散液 。
水 溶 性 高分子的亲水性，来 自于其分子中含有的亲水基因。最常见的亲 水基 团是羚基 、轻基、酞胺基 、胺基、醚基等。这些基团不但使高分子具有 亲水性 ，而且使它具有许多宝贵的性能，如粘合性 、成膜性、润滑性、成胶 性、鳌合性、分散性 、絮凝性 、减磨性 、增稠性等。水溶性高分子的分子量 可 以控制 ，高到数千万，低到几百。其亲水基团的强弱和数量可 以按要求加 以调节，亲水基团等活性官能团还可 以进行再反应，生成具有新官能 团的化 合物 。上面三种性能使水溶性高分子具有多种多样的品种和宝贵性能，获得
Ｗｅ Ｐ ｒｅＰ ａｒｅｄｔｈｅ Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）一ＣａｌｃｉｕｍＡｌｇｉｎａｔｅ ｉｎｔｅｒＰｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓｂｙｔｈｅｄｉｖｉｄｅｄｓｔｅｐｓｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ ａｕｇｍｅｎｔｅｄｗｉｔｂｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅａｎｄｔｈｅｎＤｅｓｃｅｎｄｅｄ，ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｒａｔｉｏａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ ＣａＣｌ２ｈａｖｅｔｈｅｓａｍｅｃａｓｅ，ＩＲｓＰｅｃｔｒｕｍ ｉｎｄｉｃａｔｅｄＰｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）一ＣａｌｃｉｕｍＡｌｇｉｎａｔｅ ．ｉｎｔｅｒＰｅｎｅｔｒａｔｉｎｇＰｏｌｙｍｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓｃｏｕｌｄｈａｖｅｇｏｏｄ ｃｏｍＰａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｒｅａｒｅｓｔｒｏｎｇｂｏｎｇｏｆｈｙｄｒｏｇｅｏｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌｅｏｆ Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）ａｎｄＣａｌｃｉｕｍ Ａｌｇｉｎａｔｅｗｅｃａｎｄｅｓｃｒｙｔｈｅｂｏｎｇｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎ ｆｒｏｍｓｏｍｅＰｅａｋｓｏｆＸ一ｒａｙｄｉｆｒａｃｔｉｏｎｓＰｅｃｔｒｕｍｇｒａｄｕａｔｅｄａｗａｙ．Ｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｃｅ ｏｆＰｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）一Ｃａｌｃｉｕｍ ＡｌｇｉｎａｔｅｉｎｔｅｒＰｅｎｅｔｒａｔｉｎｇＰｏｌｙｍｅｒｎｅｔｗｏｒｋｓ ｏｖｅｒｍａｔｃｈｅｄｔｈｅｓｒｅｓｓＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰｏ１ｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）ｏｒＣａｌｃｉｕｍＡｌｇｉｎａｔｅ．
降，随ＣａＣｂ溶液浓度增加先增加后下降。红外光谱图、Ｘ射线衍射谱图表明 两者分子之间存在较强的相互作用。聚 乙烯醇一海藻酸钙互穿网络凝胶膜拉伸
性能优 于聚 乙烯醇和海藻酸钙膜性 能。 利 用 冷 冻 一解冻法使聚乙烯醇 一聚丙烯酸半互穿网络形成物理缠结点 ，
红外光 谱图分析得知聚 乙烯醇、聚丙烯酸分子之间存在氢键作用 ，形成 了互 穿网络结构。得到的凝胶具有温度、电场智能响应性 ，分析了智能响应机理。
１．２水凝胶
长春Ｔ业Ｊ 凝胶 （ Ｇｅｌ ）可以定义为含有大量溶剂的三维 网状结构的高分子 。其 网络 由
大分子主链及含有亲水性（极性）基团和疏水性基团，或有解离型基团的侧链
构成。具有三维网络结构的交联 高分子与溶剂相互作用时发生溶胀 ，溶胀 的 程度决定于交联密度，交联密度越高溶胀度越小。溶胀凝胶一般呈现 出固体 和液体之 间的物质形态，随着化学组 成以及其他各种 因素的改变 ，凝胶 的形 态可在粘 性液 体和 固体之间变化。
强烈的相互作用 。 关键词 ： 聚 乙烯 醇 冷冻 一解冻法 互 穿 网络 智能响应 相 互作用
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Ａｂ８ｔＩ’合ｃｔ
Ｐｏ ｌｙ（ ｖｉ ｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）ｉｓａｗａｔｅｒ一ｓｏｌｕｂｌｅＰｏｌｙｍｅｒ，ｉｔｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓ亡ｄｉｎｔｈｅ ＢｉｏｍａｔｅｒｉａＩｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏＰｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙＴｈｅｓｉｎｇｌｅＰｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）ｈｙｄｒｏｇｅｌｉｓｎｏｔｍｅｅｔ．ｍＰｌｏｙｎｅｅｄ ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏＰｍｅｎ￡ｏｆｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｃｉｅｎｃｅ，ｗｅｍｕｓｔｄｏｓｏｍｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｏｆ Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ） ｉｎ ｏｒｄｅｒｔｏ ｆｕｌｆｉｌｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．
ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ） Ｆｒｅｅｚｉｎｇ一ｔｈａｗｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｓａｅｆｉｃｉｅｎｔｗａｙｔｏＰｒｅＰａｒｅｔｈｅｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｏｆ Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）．
的重 要性 ．
水溶 性 聚 合物在生物医用材料卜４］、薪合剂１５‘旬、燃料电池卜幻等领域应
用十分广泛 ，是一种 重要 的工业原料 。由于其独特 的性 能 ，水溶液聚合物得 到 了飞速 的发展 ，现 已具有一定的规模 ，形成 了水溶性聚合物产业，它与表 面活性剂产业 一起 ，被称为精细化工 的两大支柱。
Ｗｅ ｃ ａｎ ｄ ｅｔｅｃｔｔｈ ｅｉ ｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｆ ｒｏｍ ｔｈｅＩ Ｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎｄＸ －ｒａｙｄ ｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆＰ ｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａ ｌｃｏｈｏｌ）一ｔｉｎｙｏ ｒｉｆｉｃｅＨ ｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｃ ｏｍｐｏｓｉｔｅ．ｗｅｈ ａｖｅ ｄｏｎｅｔ ｈｅｆ ｏｒｅｇｏｉｎｇｗ ｏｒｋｓｆ ｏｒｔｈ ｅＨ ｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅＢ ｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓｈ ｙｄｒｏｇｅｌｔｒ ａｃｋｅｄ Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａ ｌｃｏｈｏｌ）ｍ ｏｌｅｃｕｌｅｉ ｎｔｅｒａｃｔｗ ｉｔｈＨ ｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ． ｋｅｙｗ ｏｒｄ：Ｐ ｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｌ ｃｏｈｏｌ） ｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｔ ｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｎ ｅｔｗｏｒｋ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｒ ｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｙ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ
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