聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用
pva复合水凝胶的制备及其性能研究
pva复合水凝胶的制备及其性能研究一、简介PVA复合水凝胶是通过将聚乙烯醇（PVA）与其他添加剂的结合而制成的一种水凝胶。
与纯PVA凝胶相比，PVA复合水凝胶具有更好的性能，比如耐热度、强度、可塑性、抗紫外线能力以及抗氧化能力等。
本文主要介绍了PVA复合水凝胶的制备方法以及其性能研究过程。
二、制备方法1）PVA复合水凝胶的主要原料包括聚乙烯醇（PVA）、氢化淀粉、添加剂和水等。
2）将PVA，添加剂和氢化淀粉混合，将混合物置于搅拌机中搅拌，此时应将材料混合均匀。
3）将混合的PVA /添加剂/水/淀粉液注入平坦的模具中，然后用烘干机将其烘干完成。
4）将水凝胶置于室温环境，改变其湿度使之干燥，使其形成完整的水凝胶。
三、性能研究1）热稳定性：热稳定性是PVA复合水凝胶的一种重要性能，它指的是在高温条件下水凝胶的稳定性，其中热稳定性试验是根据标准ASTM D6262-00进行的。
实验结果表明，PVA复合水凝胶具有很高的热稳定性。
2）强度：强度与PVA复合水凝胶的力学性能有关，一般通过抗拉强度，抗弯曲强度和抗压强度来衡量。
通过强度测试，发现PVA复合水凝胶具有较高的抗拉强度和抗弯曲强度。
3）可塑性：可塑性指水凝胶对外界刺激的反应能力，如抗拉可塑性、抗压可塑性和抗缩可塑性等。
可塑性测试结果表明，PVA复合水凝胶具有较高的可塑性。
4）耐紫外线能力：耐紫外线能力在室外长期使用PVA复合水凝胶中至关重要，它是指在极端紫外线辐射条件下PVA复合水凝胶仍能保持其机械性能和形状不变的能力。
耐紫外线能力测试结果显示，PVA复合水凝胶具有很好的紫外线阻抗性。
5）抗氧化能力：抗氧化能力指水凝胶在遭受氧化条件下仍能保持其原有样子的能力。
通过抗氧化能力试验发现，PVA复合水凝胶具有较高的抗氧化能力，耐受恶劣环境也较好。
四、结论通过对PVA复合水凝胶的性能测试，可以看出，PVA复合水凝胶具有较高的热稳定性，强度和可塑性，耐紫外线能力和抗氧化能力也十分出色。
PVA水凝胶
主要内容：聚乙烯醇（PVA）水凝胶由于良好的理化和生物性能，在近几十年里得到极大的发展。
透明的PVA水凝胶作为人工角膜和接触眼镜材料，具有很好的抗拉强度、断裂拉伸率、含水率、氧渗透能力以及较低的蛋白质吸附性能。
PVA水凝胶的合成可用物理交联法制备。
物理交联目前报导中使用最多的是“反复冷冻解冻法”。
主要制备方法：实验用品主要为聚乙烯醇(PVA)聚合度1700士50，醇解度99．9％，二甲基亚砜(DMSO，分析纯)，本实验中所用水均为去离子水。
将PVA颗粒倒入不同浓度的DMSO水溶液中，在90℃恒温水浴中分别溶解3h，制成PVA与DMSO／H20质量比为20 ：100的PVA／DMSO／H20溶液。
称取该溶液13．0g，倒人模具中，超声波除去气泡，放人冰箱，在-18℃下冷冻7h，然后取出在室温下解冻3h，如此循环7次。
将冷冻解冻后的PVA水凝胶放人去离子水中，在37．5℃恒温水浴箱中充分洗涤浸泡(换水、超声数次)，即制得PVA水凝胶膜。
性能测试：1.含水率测试剪取一定量的水凝胶膜，用滤纸吸去表面水后称重(记为W2)，再放入105℃烘箱中烘干至恒重，称量其质量(记为W1)，计算出PVA水凝胶的含水率，其计算公式为：（W2-W1）/W22.PVA水凝胶透光率的测量分别选择可见光的不同波长(425、450、485、550、590、600、700nm)使用紫外一可见分光光度仪测量经过充分溶涨的PVA水凝胶膜的透光率T．因人工角膜、接触眼镜厚度一般为0．5mm左右，所以根据水凝胶膜的实际厚度d校正为0．5mm厚的PVA水凝胶的透光率Ta，所用公式为：3.PVA水凝胶力学性能的测量将PVA水凝胶膜按照国标GB／T 1040—1992塑料拉伸性能试验方法制样，用万能试验机测量其抗拉强度和断裂伸长率，拉伸速率为500mm ／min，测量温度20℃，测量湿度71％创新点：（１）初戴舒适性好，容易被患者所接受（含水、柔软）。
水凝胶实验报告
一、实验目的1. 了解水凝胶的基本概念和制备方法。
2. 掌握水凝胶的表征方法。
3. 研究不同制备方法对水凝胶性能的影响。
4. 分析水凝胶在生物医学、环境治理等领域的应用前景。
二、实验材料与仪器1. 实验材料：聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、丙烯酸（AA）、氢氧化钠（NaOH）、氯化钙（CaCl2）、无水乙醇、蒸馏水等。
2. 实验仪器：恒温水浴锅、磁力搅拌器、电子天平、分析天平、烧杯、滴定管、移液器、剪刀、烘箱、电热鼓风干燥箱、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等。
三、实验方法1. 水凝胶的制备（1）PVA/SA水凝胶的制备将一定量的PVA溶解于蒸馏水中，加热搅拌至完全溶解。
待溶液冷却至室温后，加入一定量的NaOH溶液，调节pH值至7-8。
然后加入一定量的SA溶液，搅拌均匀。
将混合液倒入培养皿中，放入烘箱中干燥，得到PVA/SA水凝胶。
（2）PVA/AA水凝胶的制备将一定量的PVA溶解于蒸馏水中，加热搅拌至完全溶解。
待溶液冷却至室温后，加入一定量的NaOH溶液，调节pH值至7-8。
然后加入一定量的AA溶液，搅拌均匀。
将混合液倒入培养皿中，放入烘箱中干燥，得到PVA/AA水凝胶。
2. 水凝胶的表征（1）扫描电子显微镜（SEM）观察水凝胶的微观结构。
（2）傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析水凝胶的官能团。
（3）测量水凝胶的溶胀率和力学性能。
四、实验结果与分析1. SEM观察PVA/SA水凝胶的微观结构呈现为多孔状，孔径大小不一，有利于物质的传输。
PVA/AA水凝胶的微观结构呈现为均匀的网状结构，有利于提高水凝胶的力学性能。
2. FTIR分析PVA/SA水凝胶和PVA/AA水凝胶在红外光谱中均出现了PVA的特征吸收峰，同时SA 和AA的特征吸收峰也得到了体现。
这表明水凝胶中PVA、SA和AA的化学键得到了有效连接。
3. 溶胀率和力学性能PVA/SA水凝胶的溶胀率较高，可达200%以上，具有良好的水溶性和生物相容性。
聚乙烯醇水凝胶的制备及应用进展_吴李国
聚乙烯醇水凝胶的制备及应用进展吴李国 章悦庭 胡绍华(东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海,200051)摘要 综述了PVA 水凝胶的制备进展,详细介绍了PVA 水凝胶的最新应用研究。
关键词:聚乙烯醇,水凝胶,制备,应用中图法分类号:TQ31 高分子凝胶是线性高分子链通过交联形成三维网状结构,再经过大量溶剂溶胀形成的一种胶态物质[1]。
“凝胶”的称谓是由胶体化学创始人Graham 于19世纪后半叶提出的。
最早的凝胶应用可以追溯到中国古代的豆腐制作。
现代的凝胶研究则始于水溶胶领域明胶的研究[2]。
最初的凝胶研究只限于凝胶的溶胀等基本现象,例如对天然橡胶在有机溶剂中溶胀时压力与浓度的关系等等。
20世纪30年代起,科学家开始系统地研究凝胶化(Gelation )过程,主要体现在基础理论的研究和工艺学研究两方面。
Flor y 提出了利用单体聚合制造网络的临界条件,此后,Flor y 又和R ehner 提出了网络结构的溶胀理论。
Eldridge 和Ferr y 则研究了热可逆溶胶的凝胶点和聚合物浓度的关系。
凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro -gel )、醇凝胶(alc ogel )和气凝胶(aerogel )等。
因此,水凝胶的分散相介质是水,它是由水溶性分子经过交联后形成的,能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。
20世纪50年代,日本人曾根康夫[3]最早注意到聚乙烯醇(P V A )水溶液的凝胶化现象。
由于P V A 水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,特别具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高的机械强度)、吸水量高和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。
P V A 水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛。
这里就PV A 水凝胶最新的制备和应用研究进展作一综述。
1 PVA 水凝胶的制备PVA 水凝胶的制备按照交联的方法可分为化学交联和物理交联。
化学交联又分辐射交联和化学试剂交联两大类。
聚乙烯醇水凝胶的制备及应用(共18张PPT)
辐照交联的另一独到之处在于无需添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度，并且在加工过程中还可同步实现消毒的 作用，辐射交联时间短，节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的应用前景。
特点：分子链间通过氢键和微晶区形成三维网络，即物理交联点，这些交联点随温度等外界条件的变化而变化。
凝胶的结构与性能类似于反复冻结法。 辐照交联的另一独到之处在于无需添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度，并且在加工过程中还可同步实现消毒的
作用，辐射交联时间短，节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的应用前景。 缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；
③冷冻条件
有研究表明：PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶的浓 度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可达。但 当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分子量较大时影响微 晶的形成显著。所以常用浓度在7%～15%之间。冷冻温度 不仅影响冷冻动力学而且影响界面间相平衡，-20℃是常 用的冷冻温度。
物理交联法
为一次冷冻、融溶循环。用这种方法分别制备不同浓度、相同循环次
数和相同浓度、不同循环次数的PVA 水凝胶。
物理交联法
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制备及应用
①PVA分子量
②脱水法：是将PVA 水溶液冷冻后 但当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分子量较大时影响微晶的形成显著。
高分子材料领域具有明显优势和巨大的应用前景。
• 缺点：力学强度不高，抗蠕变性差，同时强烈的反应条件常常造成 某些优异性能的损失。γ射线（钴源产生）辐射水凝胶材料具有操作不
水凝胶导电实验报告
1. PVA/AA导电水凝胶的制备过程中，AA含量和pH值是影响导电性能的主要因素。
2. 海藻酸钠/NaCl导电水凝胶的制备过程中，NaCl浓度和海藻酸钠含量是影响导电性能的主要因素。
3. 通过调整水凝胶的制备工艺，可以有效调控其导电性能，为导电水凝胶的制备和应用提供理论依据。
六、实验展望
（7）蒸馏水
2. 实验仪器：
（1）电子天平
（2）磁力搅拌器
（3）超声波清洗器
（4）电导率仪
（5）恒温水浴锅
（6）恒温干燥箱
三、实验方法
1. PVA/AA导电水凝胶的制备：
（1）称取一定量的PVA，加入适量蒸馏水，在恒温水浴锅中加热溶解，搅拌均匀。
（2）将溶解后的PVA溶液冷却至室温，逐滴加入一定浓度的AA溶液，同时滴加氨水调节pH值至8.5。
（2）将溶解后的海藻酸钠溶液冷却至室温，逐滴加入NaCl溶液，搅拌均匀。
（3）将混合溶液倒入培养皿中，在恒温干燥箱中干燥成膜。
（4）将干燥后的膜剪成小块，浸泡在1mol/L的NaCl溶液中，使其充分吸水。
3. 测试导电性能：
（1）将制备好的水凝胶水凝胶的导电性能，记录数据。
（3）将混合溶液在磁力搅拌器上搅拌30分钟，形成均匀的乳液。
（4）将乳液倒入培养皿中，在恒温干燥箱中干燥成膜。
（5）将干燥后的膜剪成小块，浸泡在1mol/L的NaCl溶液中，使其充分吸水。
2. 海藻酸钠/NaCl导电水凝胶的制备：
（1）称取一定量的海藻酸钠，加入适量蒸馏水，在恒温水浴锅中加热溶解，搅拌均匀。
四、实验结果与分析
1. PVA/AA导电水凝胶的导电性能：
（1）随着AA含量的增加，导电性能逐渐提高。
聚乙烯醇PVA水凝胶的制备及应用ppt课件
化学试剂交联 11
优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度有 一定提高。
缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
化学试剂交联
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影响因素： PVA聚合度、醇解度等分子结构参数 反应温度、反应时间等合成工艺参数 交联剂用量、疏水单体用量等化学组成
化学试剂交联
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所需设备仪器（大概）： 电子天平 恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌） 真空烘箱 相关容器等
辐射14交联
辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及紫外线 等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物理交联法制成的 PVA 水凝胶。
物理交联法
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冻结—部分脱水法：是将PVA 水溶液冷冻后置于真 空下脱去10%～20%的水，所得到的水凝胶的结构与 性能类似于反复冻结法。
物理交联法
特点：分子链间通过氢键和微晶区6形成三维网络，即物理交联点，这些
交联点随温度等外界条件的变化而变化。故物理交联过程是可逆的。
优点：不使用有毒性的有机交联剂，保持了良好的生物相容性，属于可 逆性水凝胶，随着环境参数的变化，可以使物理交联点改变，还可以被 溶解，方法简单。经反复解冻，水凝胶具有高强度高弹性，含水率高。
缺点：力学强度不高，抗蠕变性差，同时强烈的反应条件常 常造成某些优异性能的损失。γ射线（钴源产生）辐射水凝胶 材料具有操作不方便、辐射剂量不精确、交联程度不易控制等 问题。
辐射交联
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影响因素：
• O2 • 添加剂 • 辐射类型 • 聚合物的结晶度 • 溶剂 • 温度等
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用
辐射交联法
辐射交联法是利用高能辐射如紫外光、 电子束等，使PVA分子链产生自由基或 交联点，从而形成水凝胶。这种方法具 有快速、高效、环保等优点。
常用的辐射交联法包括：UV光引发聚 合、电子束辐射交联等。
其他制备方法
在生物医学领域的应用
防雾剂
PVA水凝胶可以用于制备防雾剂，防止玻璃、塑料等表面的雾气形成。
在其他领域的应用
油墨和涂料
PVA水凝胶可以用于制备油墨和 涂料，提高其粘附性和稳定性。
化妆品
PVA水凝胶可以用于制备化妆品 ，增加其粘度和稳定性。
03 PVA水凝胶的未来发展与 挑战
提高水凝胶的性能
增强机械性能
通过改进制备工艺或添加增强剂， 提高PVA水凝胶的机械强度和耐 用性，使其能够承受更复杂的环 境条件。
药物输送
发挥PVA水凝胶的载药能力和生物相容性，用于药物控制释放和靶 向输送，提高药物的疗效和降低副作用。
环保领域
利用PVA水凝胶吸附和分离有害物质，处理工业废水、重金属离子 等环境污染物，为环保事业提供技术支持。
降低生产成本
优化原料来源
寻找低成本、可再生的原料替代品，降低PVA水 凝胶的生产成本，提高经济效益。
石油化工等领域。
02 PVA水凝胶的制备方法
物理交联法
物理交联法是通过物理作用力，如氢键、离子键、配位键等，将PVA分子链连接 在一起形成水凝胶。这种方法操作简单，无需使用化学试剂，但形成的凝胶强度 较低。
常用的物理交联法包括：冷冻-解冻法、热致相分离法、溶剂置换法等。
化学交联法
化学交联法是通过化学反应将PVA分 子链连接在一起形成水凝胶。这种方 法形成的凝胶强度较高，但需要使用 化学试剂，操作较为复杂。
聚乙烯醇水凝胶强度与醇解度的关系
聚乙烯醇水凝胶强度与醇解度的关系介绍聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，PVA）水凝胶是一种具有优异性能的高分子材料。
它在水中能迅速吸收大量水分，形成凝胶状，并具有良好的可溶性。
聚乙烯醇水凝胶的强度与醇解度之间存在一定的关系，本文将对这一关系进行探讨。
聚乙烯醇水凝胶的制备聚乙烯醇水凝胶的制备过程如下： 1. 将适量聚乙烯醇固体加入水中，并加热搅拌。
2. 聚乙烯醇在加热的过程中逐渐溶解。
3. 等溶液冷却到室温后，形成聚乙烯醇水凝胶。
聚乙烯醇水凝胶的强度与醇解度的关系强度的定义聚乙烯醇水凝胶的强度是指其抵抗外部力作用下形变或破坏的能力。
强度与醇解度之间存在一定的相关性。
醇解度对水凝胶强度的影响聚乙烯醇水凝胶的醇解度是指其在水中的溶解度，通常以聚乙烯醇的含量表示。
醇解度越高，水凝胶的强度越低；醇解度越低，水凝胶的强度越高。
分子链交联度与醇解度的关系聚乙烯醇水凝胶的强度与其分子链交联度有关。
在制备过程中，聚乙烯醇分子链之间可以通过氢键或化学交联形成交联网络。
分子链交联度越高，醇解度越低，水凝胶的强度越高。
表观粘度与醇解度的关系表观粘度也是评价聚乙烯醇水凝胶强度的重要指标之一。
表观粘度与醇解度呈负相关关系，即醇解度越高，表观粘度越低，水凝胶的强度越低。
交联度与醇解度的关系聚乙烯醇水凝胶的交联度是指交联点的数量和密度。
交联度与醇解度呈正相关关系，即交联度越高，醇解度越低，水凝胶的强度越高。
影响聚乙烯醇水凝胶醇解度的因素聚乙烯醇分子量聚乙烯醇分子量越高，醇解度越低，水凝胶的强度越高。
溶液浓度溶液浓度越高，醇解度越低，水凝胶的强度越高。
温度较低温度下，聚乙烯醇分子链的运动和交联较多，醇解度较低，水凝胶的强度较高。
pH值pH值对聚乙烯醇水凝胶的醇解度和强度有一定的影响。
通常，醇解度和强度会随着pH值的变化而变化。
结论聚乙烯醇水凝胶的强度与醇解度之间存在着一定的关系。
醇解度越低，水凝胶的强度越高。
醇解度受多种因素影响，其中聚乙烯醇分子量、溶液浓度、温度和pH值是影响醇解度的重要因素。
PVA水凝胶的制备及研究综述
PVA水凝胶的制备及研究综述PVA（聚乙烯醇）水凝胶是一种具有弹性、可溶于水的高分子材料，具有广泛的应用前景，特别是在生物医学领域。
本文将对PVA水凝胶的制备方法和相关研究进行综述。
PVA水凝胶的制备方法多种多样，主要包括物理交联法、化学交联法和生物交联法。
其中，物理交联法是通过改变PVA溶液中的温度、pH值或添加剂来实现凝胶化。
这种方法简单易行，但凝胶的力学性能较差，不耐水。
化学交联法是通过添加交联剂或引发剂，使PVA分子间发生交联反应，形成三维网络结构。
这种方法可以调节凝胶的交联程度，从而改变其力学性能和水溶性。
生物交联法是利用酶或菌体等生物体内的酶促反应来进行交联，具有良好的生物相容性和可降解性。
PVA水凝胶的研究涵盖了多个方面，其中包括力学性能、形态结构、生物相容性和药物释放等。
力学性能是评价水凝胶质量的重要指标，与交联程度和结构有关。
研究发现，PVA水凝胶的力学性能可以通过调节交联剂浓度、交联时间和交联温度等条件来改善。
形态结构研究表明，PVA水凝胶具有均匀的孔隙结构和互穿网络，有利于负载药物和细胞的扩散和生长。
生物相容性是评价材料在生物体内应用的重要指标，PVA水凝胶具有低毒性和良好的生物相容性，已被广泛用于组织工程和药物传递领域。
药物释放研究表明，PVA水凝胶可以控制药物的释放速率和时间，可用于缓释药物和局部治疗。
除了上述方面的研究，PVA水凝胶还可以与其他材料进行复合，以改善其性能。
例如，将纳米材料引入PVA水凝胶中，可以提高其力学性能和生物相容性。
同时，还可以通过改变PVA水凝胶的交联方式和结构，来实现对凝胶性质的调控。
综上所述，PVA水凝胶是一种具有广泛应用前景的材料，制备方法多样，研究内容涵盖了力学性能、形态结构、生物相容性和药物释放等方面。
未来的研究可以从更多角度探索PVA水凝胶的性能和应用，进一步发展其在生物医学领域的应用潜力。
一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备
一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶（Polyvinyl alcohol-graphene oxide nanocomposite hydrogel）在材料科学和生物医学领域中具有广泛的应用。
本文将介绍一种制备这种水凝胶的方法，并讨论其性质和应用。
制备聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的方法通常包括以下步骤：聚乙烯醇的溶液制备、氧化石墨烯的制备以及两者之间的混合和凝胶化过程。
聚乙烯醇（PVA）是一种具有良好水溶性的高聚物，广泛用于水凝胶的制备。
为了制备聚乙烯醇溶液，首先需要将适量的聚乙烯醇粉末加入适量的水中，并在适当的温度下进行搅拌，以使粉末完全溶解。
在溶解过程中，可以适当加热水，以加快聚乙烯醇的溶解速度。
溶液的浓度和温度可以根据所需的水凝胶性质进行调整。
氧化石墨烯（graphene oxide，GO）是由石墨经氧化反应得到的二维碳纳米材料，具有高度可调节的化学和物理性质。
制备氧化石墨烯通常采用氧化石墨的Hummers法。
在该方法中，将石墨加入硫酸和硝酸的混合酸中，并经过一系列的化学反应和洗涤步骤，最终得到氧化石墨烯。
氧化石墨烯的浓度和大小可以通过调整反应条件进行控制。
混合和凝胶化是制备聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的最关键步骤。
先将适量的氧化石墨烯分散在聚乙烯醇溶液中，并在搅拌的同时加热。
加热过程中，氧化石墨烯的羟基与聚乙烯醇的醇基之间发生氢键相互作用，从而形成纳米复合水凝胶。
温度和时间的选择对凝胶的形成和结构有重要影响。
一般来说，较高的温度和较长的反应时间有助于形成更加均匀和稳定的水凝胶。
聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶具有许多出色的性质和应用。
首先，由于氧化石墨烯的加入，水凝胶表面的导热性能得到改善，使其具有较好的导热性。
这一特性使得聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶在温度控制、散热器和生物医学传感器等应用中具有潜在的应用价值。
此外，由于聚乙烯醇本身的高度亲水性，该纳米复合水凝胶中的氧化石墨烯也具有较好的润湿性和亲水性。
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备
聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制备聚乙烯醇（PVA）水凝胶是一种高分子化合物制成的水凝胶，具有可溶性和良好的生物相容性，可以广泛应用于医学、环保、农业和生物工程等领域。
本文将介绍PVA水凝胶的制备方法。
一、材料准备1. PVA粉末：选择适合需要的聚乙烯醇粉末，粉末的分子量与最终制备出的水凝胶的性质密切相关。
2. 离子交换水：烧杯中添加适量的离子交换水，以保证PVA粉末能够充分溶解。
3. 甘油：甘油可用于增加PVA水凝胶的柔韧性，可以根据需要添加适量的甘油。
4. 氢氧化钙：氢氧化钙可用于控制PVA水凝胶的凝胶速度，添加适量的氢氧化钙可以定制出不同凝胶速度的水凝胶。
二、制备方法2. 将烧杯置于加热板上，用磁力搅拌器将PVA溶液搅拌均匀，使其达到透明的状态。
3. 将氢氧化钙称量放入烧杯中，逐滴加入PVA溶液中，并不停搅拌，直至氢氧化钙完全溶解，均匀分布在PVA溶液中，形成PVA凝胶。
4. 添加适量的甘油，也可在加氢氧化钙之前添加，以提高PVA凝胶的柔韧性，同时仍需不停搅拌，确保甘油均匀分布在PVA凝胶中。
5. 将制备好的PVA凝胶倒入模具中，静置3-4小时，至凝胶固化。
6. 将凝胶取出，并加入水或其他液体，使凝胶膨胀、吸水。
三、特点PVA水凝胶的特点主要体现在以下方面。
1. 生物相容性好：PVA是一种无毒、无害、生物相容性良好的高分子材料，可广泛应用于医学领域。
2. 可溶性好：PVA具有优良的可溶性，可与水和其他有机溶剂混合使用。
四、应用PVA水凝胶可广泛应用于医学、环保、农业和生物工程等领域，具体应用如下：1. 医学领域：可用于载药、组织工程、伤口治疗等。
2. 环保领域：可用于固体废物处理、水污染治理和土壤修复等。
3. 农业领域：可用于土壤保水、植物栽培和农残保留等。
4. 生物工程领域：可用于生物反应器、生物传感器和生物分离等。
五、结论。
水凝胶制作实验报告
一、实验目的1. 掌握水凝胶的基本原理和制备方法；2. 熟悉水凝胶的性能及其应用领域；3. 培养实验操作技能，提高动手能力。
二、实验原理水凝胶是一种具有网络结构的水溶性高分子材料，具有良好的生物相容性、生物降解性和机械性能。
本实验以聚乙烯醇（PVA）为原料，通过交联反应制备水凝胶。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：聚乙烯醇、氢氧化钠、硫酸铜、无水乙醇、蒸馏水等；2. 实验仪器：电子天平、搅拌器、烧杯、量筒、滴定管、超声波清洗器、干燥箱等。
四、实验步骤1. 准备PVA溶液：称取一定量的PVA，加入适量蒸馏水，在超声波清洗器中超声溶解，得到PVA溶液；2. 配制交联剂溶液：称取一定量的氢氧化钠和硫酸铜，加入适量蒸馏水，搅拌溶解，得到交联剂溶液；3. 混合PVA溶液和交联剂溶液：将PVA溶液倒入烧杯中，逐滴加入交联剂溶液，边加边搅拌，直至混合均匀；4. 制备水凝胶：将混合溶液倒入模具中，置于干燥箱中，在一定温度下进行交联反应，待水凝胶形成后取出；5. 洗涤与干燥：将水凝胶取出后，用蒸馏水冲洗去除未反应的交联剂，然后用无水乙醇进行洗涤，最后将水凝胶置于干燥箱中干燥。
五、实验结果与分析1. 水凝胶外观：制备的水凝胶呈透明状，具有一定的弹性和韧性；2. 水凝胶性能：通过测试水凝胶的溶胀性能、力学性能等指标，可以评价水凝胶的质量；3. 应用领域：水凝胶在生物医学、药物输送、传感器、环保等领域具有广泛的应用前景。
六、实验讨论1. PVA浓度对水凝胶性能的影响：PVA浓度越高，水凝胶的溶胀性能和力学性能越好，但交联反应速度会降低；2. 交联剂种类和浓度对水凝胶性能的影响：不同的交联剂种类和浓度会影响水凝胶的溶胀性能、力学性能和生物相容性；3. 制备条件对水凝胶性能的影响：制备温度、交联时间等因素会影响水凝胶的性能。
七、实验总结通过本次实验，我们成功制备了水凝胶，掌握了水凝胶的基本原理和制备方法。
实验过程中，我们对水凝胶的性能进行了测试，并对其应用领域进行了探讨。
一种聚乙烯醇水凝胶微针的制备方法
一种聚乙烯醇水凝胶微针的制备方法1.准备所需的原料和器具，包括聚乙烯醇（PVA）、交联剂、脱氧剂、微针模具等。
2.在实验室中，确保操作台面整洁干净，以确保微针制备的卫生和稳定性。
3.将PVA粉末加入到适量的去离子水中，并进行搅拌，直至PVA完全溶解。
4.在搅拌的逐渐向PVA水溶液中加入适量的交联剂，用来交联PVA并增加其稳定性。
5.继续搅拌PVA水溶液，保持温度和搅拌速度恒定，直至交联剂充分溶解在PVA水溶液中。
6.将脱氧剂逐渐加入PVA水溶液中，以保持PVA在制备过程中不被氧化。
7.将制备好的PVA水溶液倒入微针模具中，确保填充均匀并且没有气泡产生。
8.将填充好的微针模具转移到低温环境中，以促进PVA水溶液的凝胶化和固化。
9.等待一定时间，直至PVA水凝胶微针完全固化，并且具有足够的硬度和稳定性。
10.将固化好的PVA水凝胶微针从模具中取出，并进行清洁和消毒处理。
11.根据需要，可以对PVA水凝胶微针进行切割和修整，以获得需要的大小和形状。
12.在微针的底部或侧面设计微针尖，以便在穿刺时减小疼痛和损伤。
13.可以根据需要在微针的表面添加药物或活性成分，用以实现特定的治疗效果。
14.将制备好的PVA水凝胶微针存放在干燥、无菌的环境中，以便后续的实验和临床应用。
15.进行相关的物理化学分析和性能测试，以验证PVA水凝胶微针的质量和稳定性。
16.对PVA水凝胶微针进行生物相容性测试，确保其在人体内的安全性和可接受性。
17.设计并进行药物释放实验，评估PVA水凝胶微针用于药物传递的效果和机制。
18.开展体外人工皮肤或动物模型实验，验证PVA水凝胶微针在真实生物体内的穿刺和治疗效果。
19.优化制备工艺和参数，以提高PVA水凝胶微针的生产效率和性能稳定性。
20.利用先进的成像和分析技术，对PVA水凝胶微针的微观结构和表面形态进行表征和分析。
21.开展长期稳定性和保存期实验，评估PVA水凝胶微针在不同条件下的稳定性和耐用性。
pva水凝胶氯化钙固化
pva水凝胶氯化钙固化
PVA（聚乙烯醇）水凝胶氯化钙固化是一种制备水凝胶的方法，通过使用氯化钙作为交联剂来形成凝胶网络。
以下是该过程的基本步骤：
1.材料准备：
•PVA粉末：聚乙烯醇（PVA）粉末是水溶性聚合物，用于形成水凝胶的基础材料。
•氯化钙溶液：氯化钙（CaCl₂）通常以水为溶剂，形成氯化钙溶液，用作交联剂。
2.混合PVA溶液：
•将适量的PVA粉末加入水中，搅拌混合，形成PVA溶液。
搅拌过程中应确保PVA充分分散在水中，形成均匀的溶液。
3.加入氯化钙溶液：
•缓慢地将氯化钙溶液加入PVA溶液中，同时持续搅拌。
这将引起钙离子与PVA中的羟基结合，形成三维网络结构。
4.混合和搅拌：
•混合和搅拌的速度要适中，确保形成均匀的凝胶网络。
搅拌的时间和速度可能影响凝胶的性质和结构。
5.凝胶形成：
•在混合和搅拌的过程中，凝胶将逐渐形成。
可以观察到液体变得更加浓稠，最终形成具有弹性和柔软性的水凝胶。
6.固化处理：
•将形成的水凝胶置于氯化钙溶液中，进行固化处理。
这一步旨在加强凝胶的结构，并确保其保持稳定性。
7.洗涤和干燥：
•将固化后的水凝胶从氯化钙溶液中取出，进行洗涤以去除多余的离子。
随后，可以通过空气干燥或其他方法对水凝胶进行干燥。
这个过程产生的水凝胶通常具有较好的保湿性、柔软性和可控性。
它在医学、化学、生物学等领域中具有多种应用，例如用作药物释放系统、组织工程支架等。
在实际应用中，可以根据具体需求和研究目的对这一制备过程进行优化。
聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备和应用
有研究表明：PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶的
浓度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可达
2.27MPa。但当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分子量 较大时影响微晶的形成显著。所以常用浓度在7%～15% 之间。冷冻温度不仅影响冷冻动力学而且影响界面间相 平衡，-20℃是常用的冷冻温度。
物理交联法
相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
PVA水凝胶的制备方法
反复冷冻法
物理交联法
冻结—部分脱水法 化学试剂交联
化学交联法
辐射交联
物理交联法
• 反复冷冻法：按配比称取PVA,
量取去离子水, 把PVA 在搅拌条件下, 置85~ 90 ℃（可根据不同情况进行调节）恒 温油浴中溶解完全,（也可在60 ℃ 静置保温30min，以除去 溶液中的气泡），放入- 20 ℃ （可根据不同情况进行调节） 的冰箱里, 冷冻24 h （可根据不同情况进行调节）, 在室温 下解冻1 h （可根据不同情况进行调节）, 称为一次冷冻、 融溶循环。用这种方法分别制备不同浓度、相同循环次数和 相同浓度、不同循环次数的PVA 水凝胶。
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2019 ppt资料 19
逆性水凝胶，随着环境参数的变化，可以使物理交联点改变，还可以被
溶解，方法简单。经反复解冻，水凝胶具有高强度高弹性，含水率高。
缺点：通过物理交联法制得的PVA 水凝胶，其交联网状结构不是很牢固， 受外界影响较大，聚合物的交联分布不均匀，在未加入任何添加剂的情 况下，所得到的水凝胶一般光学透明性不好，并且交联度难于控制。制 备过程一般都需要几天时间，设备耗能大，制作周期长，所得水凝胶力 学性能也相对较差。
物理交联法
• 改进：将PVA 溶解在
聚乙烯醇水凝胶的制备方法及设备
聚乙烯醇水凝胶的制备方法及设备一、制备方法：1.原料准备：首先准备聚乙烯醇（PVA）粉末和去离子水。
PVA粉末的选择可以根据需要的吸湿性和保湿性能来确定，去离子水要保证纯净。
2.溶液制备：将适量的PVA粉末加入去离子水中，搅拌均匀。
可以根据所需的胶体浓度来调整PVA粉末的用量。
搅拌过程中要确保PVA粉末完全溶解，可以加热溶液来加快溶解速度。
3.凝胶形成：将制备好的PVA溶液倒入待凝胶的容器中，然后将容器放在适当的条件下进行凝胶。
凝胶可以通过自然凝胶或者添加适量的交联剂进行凝胶。
4.凝胶加工：将凝胶取出，可以通过挤出、压制、注射等方法将凝胶加工成所需形状和尺寸。
在加工过程中要注意保持凝胶的湿润状态，可以使用湿润剂来避免凝胶的干燥。
二、设备：1.溶液配置设备：包括搅拌机、加热设备和容器。
搅拌机用于将PVA 粉末和去离子水充分混合，可以选择机械搅拌机或者磁力搅拌机。
加热设备用于加热溶液，可以选择加热板或者恒温水槽。
容器可以选择耐热的玻璃容器或不锈钢容器。
2.凝胶形成设备：包括凝胶容器和凝胶条件。
凝胶容器可以选择密封的模具或者盖子，保证凝胶形成过程的无外界干扰。
凝胶条件包括温度和湿度，可以根据实际需要进行调控。
3.凝胶加工设备：包括挤出机、压制机和注射机。
挤出机可以将凝胶挤出成所需的形状，压制机可以通过加压将凝胶制成薄膜或者片状。
注射机可以用于将凝胶注射到模具中制成特定形状。
以上是聚乙烯醇水凝胶的制备方法及相应的设备介绍。
制备水凝胶需要确保原料的纯净度，搅拌和加热过程要充分溶解，凝胶过程要保证无外界干扰。
设备选择要根据实际需求和生产规模来确定。
聚乙烯醇水凝胶及其应用现状报告讲解
把PVA 水溶液在低温（-20℃～-50℃）和室温下 反复冷冻-解冻，即可制得以物理交联为主的水凝 胶，它具有一定的力学强度和良好的弹性，常温 下只能被溶胀不能被溶解，将其反复冷冻，解冻 几次后，就可使其一些物理性能和机械性能等有 很大的改善。
四、聚乙烯醇水凝胶的性能
谢谢老师的辛勤工作 请批评指正 Nhomakorabea三、聚乙烯醇水凝胶的制备
• 1.化学交联:加入甲醛，戊二醛，对苯二亚甲基
醛等醛类固化剂，与PVA 分子中的羟基发生醇醛 缩合形成交联点，可使PVA 水凝胶的力学强度和 硬度大大提高。
• 2.辐射交联:利用γ 射线、电子束、X 光及紫外线
等直接辐射PVA 水溶液，或辐射用物理交联法制 成的PVA 水凝胶。
五、PVA水凝胶的应用及前沿
5.防渗透填料
将水溶性高分子溶液注入地层，使其在多孔性介质中形成 凝胶，从而堵塞商渗透通道或者断层，必将降低开采成本 和加大开采效率。专利详细记叙了具体的操作，通过向矿 井和贮油区注入PVA(相对分子质量125 000或更高，质量 分数2.5％)、戊二醛(质量分数0.5％)和水的混台溶液，注 人前混合溶液在90℃被预加热4 h；两到二天后，PVA水 凝胶就能够形成。由于PVA水凝胶对外加盐n7 J相当稳定， 因此这种方法不仅适用于防止淡水渗透，也适用于防止海 水渗透。
五、PVA水凝胶的应用及前沿
3.伤口敷料
PVA水凝胶对机体和组织细胞无任何毒性和刺激作 用，PEO/PVA水凝胶敷料与医用纱布敷料相比，伤 口愈合时间明显缩短，更换敷料时对新生上皮和肉 芽组织无损伤破坏作用，也没有残余物滞留于伤口。 PVA水凝胶在伤口敷料方面具有广泛的应用前景。
含类离子液体聚乙烯醇导电水凝胶的制备及应用
摘要水凝胶是一类内部保有大量水分的三维网络高分子聚合物材料，以其独特的力学柔性、生物兼容性及许多类似于有机生物体的独特性质，在生物医学、组织工程、柔性传感器等领域发挥着不可或缺的作用。
但受制于传统水凝胶的低力学强度和功能性较差，同时制备方法较为繁复等问题，使得水凝胶的发展应用在一定程度上受到了制约。
因此，开发制备工艺简单、机械性能强和多功能性的水凝胶成为高分子材料前沿领域的研究热点之一。
而作为绿色溶剂的类离子液体由于具有良好生物相容性和高密度氢键导电网络，近年来受到越来越多科研学者的关注。
本论文通过一种常见类离子液体的引入，将氯化胆碱/丙烯酸（ChCl/AA）及传统的凝胶聚合物——聚乙烯醇（PVA）进行结合，制备出了具有较高机械性能及良好电导性的水凝胶。
该凝胶对于应力和温度具有高灵敏度和宽范围的传感特性，可满足柔性可穿戴传感器和光热传感等领域的功能性材料需求。
论文的研究思路如下：通过一步法将ChCl/AA和聚乙烯醇物理共混热聚，形成了一种含有大量可逆动态氢键的互穿双网络水凝胶（PVA-ChCl/AA gel），提升了原始PVA凝胶的机械性能。
同时，水凝胶网格中类离子液体的引入赋予了水凝胶导电性，也抑制了PVA在凝胶化过程中的结晶行为，提高了所得凝胶的光学透明度。
该部分主要探究了类离子液体添加量对水凝胶强度、透明度、及凝胶导电性的影响，选出类离子液体含量最高的PVA-ChCl/AA-3gel为最优化的凝胶制备条件。
通过PVA-ChCl/AA-3gel表现出的高弹性和高导电性，将其组装成可穿戴传感器用来监测人体行为和健康状态。
考察其在可穿戴应力传感器方面及在一般环境下的温度传感性能，结果表明该凝胶均表现出较高的灵敏度及稳定性。
由于水凝胶表现出较灵敏的温度响应性，通过添加具有光热转换性能的聚多巴胺纳米颗粒，制备出一种具有近红外光传感特性的水凝胶传感器（PVACA-PDA gel），有望用于光热传感及光热诊疗材料等领域。
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PVA水凝胶
聚乙烯醇（PVA）是一种应用极为广泛的水溶
性高分子材料。而以其为原料制备的水凝胶是以水 为介质的凝胶，是一种高分子网络体系，它能保持 一定的形状并具有一系列独特性能。PVA水凝胶除了 具备一般凝胶的性能外，还具有低毒性、机械性能
良好(高弹性模量和高机械强度)、吸水量大和生物
化学试剂交联
• 优点：相比物理交联，保水性和某些力学强度 有一定提高。
• 缺点：化学试剂交联由于采用交联剂，交联后有交 联剂残留问题，难以得到高纯度PVA 交联产物；并 且随着聚合物交联反应的进行，不断增高的溶体粘 度使交联剂在基体中的分散性较差，出现不均匀交 联，局部发生“焦烧”现象；并且化学交联难以控 制交联度。透明性不好，含水量不高。
相容性好等优点，在生物医学领域具有广泛的应用。
PVA水凝胶的制备方法
反复冷冻法
物理交联法
冻结—部分脱水法 化学试剂交联
化学交联法
辐射交联
物理交联法
• 反复冷冻法：按配比称取PVA,
量取去离子水, 把PVA 在搅拌条件下, 置85~ 90 ℃（可根据不同情况进行调节）恒 温油浴中溶解完全,（也可在60 ℃ 静置保温30min，以除去 溶液中的气泡），放入- 20 ℃ （可根据不同情况进行调节） 的冰箱里, 冷冻24 h （可根据不同情况进行调节）, 在室温 下解冻1 h （可根据不同情况进行调节）, 称为一次冷冻、 融溶循环。用这种方法分别制备不同浓度、相同循环次数和 相同浓度、不同循环次数的PVA 水凝胶。
举例：以环氧氯丙烷为交联剂化学交联方法制备聚乙烯醇水凝胶膜 称取４ｇ聚乙烯醇，量取５０ｍＬ蒸馏水，加入三口瓶中，在８５℃温 度下搅拌溶解，缓慢加入３．５ｇ环氧氯丙烷，待完全溶解后加入２ｇ氢氧化 钾（事先配制成溶液），搅拌均匀．将溶液滴在玻片上，用丝棒涂布器涂膜， 室温下静置２ｄ．用５０℃的蒸馏水洗涤水凝胶膜直至洗液呈中性，将水凝胶 膜置于５０℃真空烘箱中干燥至恒重．
化学试剂交联
影响因素：
• PVA聚合度、醇解度等分子结构参数
• 反应温度、反应时间等合成工艺参数
• 交联剂用量、疏水单体用量等化学组成
化学试剂交联
• 所需设备仪器（大概）：
• 电子天平
• 恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌）
• 真空烘箱
• 相关容器等
辐射交联
• 辐射交联：是利用γ- 射线、电子束、X光及 紫外线等直接辐射PVA 水溶液或辐射用物 理交联法制成的PVA 水凝胶。
辐射交联
影响因素：
• O2
• 添加剂
• 辐射类型 • 聚合物的结晶度 • 溶剂 • 温度等
辐射交联
• 所需设备仪器（大概）：
• 电子天平
• 辐射源（如60COγ射线辐射源、电子加速器）
• 相关容器等
PVA水凝胶的应用
• 药物缓释载体及微胶囊
• 在伤口敷料方面的应用
• 人工器官组织
• 智能材料
所需设备仪器（大概）： •电子天平 •恒温水（油）浴箱（带磁力搅拌） •恒温磁力搅拌器 •相关模具
•冷冻存储箱or冰箱
•相关容器等
化学交联法
• 化学试剂交联：是采用化学交联剂使得PVA 分子
间发生化学交联而形成凝胶, 常用的交联剂有醛
类、硼酸、环氧氯丙烷以及可以与PVA 通过配位 络合形成凝胶的重金属盐等等。
物理交联法
• 冻结—部分脱水法：是将PVA 水溶液冷冻后
置于真空下脱去10%～20%的水，所得到的水
凝胶的结构与性能类似于反复冻结法。
物理交联法
特点：分子链间通过氢键和微晶区形成三维网络，即物理交联点，这些
交联点随温度等外界条件的变化而变化。故物理交联过程是可逆的。
优点：不使用有毒性的有机交联剂，保持了良好的生物相容性，属于可
物理交联法
• 改进：将PVA 溶解在
二甲基亚砜(DMSO)和水
组成的混合溶剂中, 在低 温条件下冷却该溶液, 经
过一段时间后, 由于PVA
分子的结晶而形成凝胶。 然后用水完全取代凝胶
中的DMSO , 可得到具有
高伸张强度、高含水且 透明的PVA 水凝胶。
物理交联法
• 影响因素：
①PVA分子量 ④解冻条件 ②PVA浓度 ⑤循环次数 ③冷冻条件
辐射交联Байду номын сангаас
• 优点：辐射交联采用的高能射线能均匀地作用在材料上，聚合 物的交联点分布均匀，并且交联度易于控制，能满足对聚合物 交联密度要求较高的场合；辐照交联的另一独到之处在于无需 添加引发剂或交联剂，产物纯度高且具有较好的光学透明度， 并且在加工过程中还可同步实现消毒的作用，辐射交联时间短， 节约能源，尤其在医用高分子材料领域具有明显优势和巨大的 应用前景。 • 缺点：力学强度不高，抗蠕变性差，同时强烈的反应条件常 常造成某些优异性能的损失。γ射线（钴源产生）辐射水凝胶 材料具有操作不方便、辐射剂量不精确、交联程度不易控制等 问题。
有研究表明：PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶的
浓度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可达
2.27MPa。但当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分子量 较大时影响微晶的形成显著。所以常用浓度在7%～15% 之间。冷冻温度不仅影响冷冻动力学而且影响界面间相 平衡，-20℃是常用的冷冻温度。
物理交联法
逆性水凝胶，随着环境参数的变化，可以使物理交联点改变，还可以被
溶解，方法简单。经反复解冻，水凝胶具有高强度高弹性，含水率高。
缺点：通过物理交联法制得的PVA 水凝胶，其交联网状结构不是很牢固， 受外界影响较大，聚合物的交联分布不均匀，在未加入任何添加剂的情 况下，所得到的水凝胶一般光学透明性不好，并且交联度难于控制。制 备过程一般都需要几天时间，设备耗能大，制作周期长，所得水凝胶力 学性能也相对较差。