PVA复合水凝胶的制备及其性能研究

发布时间：2017-09-04 22:18

  本文关键词：PVA复合水凝胶的制备及其性能研究

  更多相关文章： PVA水凝胶 氧化石墨烯 黄原胶 羧甲基纤维素 模量 吸水性 失水性

【摘要】：水凝胶是一种含水分的三维网状结构聚合物。PVA水凝胶具有良好的生物相容性和化学稳定性,在生物、医学等领域具有广阔的应用前景。由于其机械强度一般较差,限制了其在人工替代软骨组织等生物医学领域的应用。为改善其力学强度低的缺点,将黄原胶(XG)、羧甲基纤维素钠(CMC)和氧化石墨烯(GO)引入到PVA水凝胶中,分别制备出PVA/XG、PVA/XG/GO、PVA/CMC以及PVA/CMC/GO四种体系的复合水凝胶。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)表征了氧化石墨及所合成水凝胶的结构,结果显示出分子结构中羟基以及交联所生成的醚键等基团的特征峰,X射线衍射仪(XRD)表征结果表明石墨氧化后层间距变大,在一定程度上说明成功制备了氧化石墨及上述四种体系的复合水凝胶；采用XRD表征结果计算了干凝胶中PVA的结晶度,随着XG、CMC和GO的引入,干凝胶中PVA的结晶度下降；动态热机械分析仪(DMA)测试了复合水凝胶平衡吸水率下的储能模量；通过吸水质量随时间的变化研究了吸水动力学；通过DSC测试研究了水凝胶的失水动力学；通过扫描电子显微镜(SEM)观察了水凝胶的微观形貌。通过将XG、CMC和GO引入,PVA水凝胶的模量得到了较大的提高,与此同时,吸水动力学和失水动力学参数也发生了一定的改变。(1)对于PVA/XG复合水凝胶体系,在PVA与XG的质量比为50：1时,该体系水凝胶的模量达到最大值,从纯PVA水凝胶的0.005 MPa提高到0.035 MPa,增加了700%,了700%,相应干凝胶中PVA的结晶度从PVA的64.1%下降到17.3%,相应水凝胶的率从486%提高到最大值1206%；(2)对于PVA/XG/GO复合水凝胶体系,PVA、XG与GO的质量比为50：1：0.1时,复合水凝胶的模量达到0.045 MPa,增加了900%,结晶度为24.8%,该体系最大平衡溶胀率达到900%；(3)对于PVA/CMC复合水凝胶体系,PVA与CMC的质量比为5：1时,复合水凝胶的模量达到0.1 MPa,提高了2000%,同时,其结晶度为13.4%,该体系水凝胶最大平衡溶胀率为2202%；(4)对于PVA/CMC/GO复合水凝胶体系,PVA、CMC与GO的质量比为5：1：0.01时,复合水凝胶的模量达到0.14 MPa,提高了2800%,结晶度为29.3%,该体系水凝胶最大平衡溶胀率为1601%。
【关键词】：PVA水凝胶 氧化石墨烯 黄原胶 羧甲基纤维素 模量 吸水性 失水性
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O648.17
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 高分子水凝胶9-12
• 1.1.1 高分子水凝胶简介9
• 1.1.2 高分子水凝胶的制备方法及其应用9-12
• 1.1.3 高分子水凝胶的现状及其所存在的问题12
• 1.2 纳米复合高分子水凝胶12-17
• 1.2.1 纳米复合高分子水凝胶的简介12
• 1.2.2 纳米复合高分子水凝胶的研究现状12-17
• 1.3 研究目的和内容17-19
• 1.3.1 研究目的17-18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 第二章 PVA/XG复合水凝胶的制备及性能研究19-27
• 2.1 引言19-20
• 2.2 实验原料与仪器20
• 2.3 实验部分20-22
• 2.3.1 PVA/XG复合水凝胶的制备20-21
• 2.3.2 PVA/XG复合水凝胶的表征21-22
• 2.4 结果与讨论22-26
• 2.4.1 PVA/XG复合水凝胶的化学结构表征22-23
• 2.4.2 PVA/XG复合水凝胶的结晶度23
• 2.4.3 PVA/XG复合水凝胶的模量23-24
• 2.4.4 PVA/XG复合水凝胶的溶胀性能24-25
• 2.4.5 PVA/XG复合水凝胶的微观形貌25-26
• 2.5 小结26-27
• 第三章 PVA/XG/GO复合水凝胶的制备及性能研究27-37
• 3.1 实验原料与仪器27-28
• 3.2 实验部分28-30
• 3.2.1 氧化石墨烯的制备28-29
• 3.2.2 氧化石墨的表征29
• 3.2.3 PVA/XG/GO复合水凝胶的制备29
• 3.2.4 PVA/XG/GO复合水凝胶的表征29-30
• 3.3 结果与讨论30-36
• 3.3.1 氧化石墨的化学结构表征30-32
• 3.3.2 PVA/XG/GO复合水凝胶的化学结构表征32-33
• 3.3.3 PVA/XG/GO复合水凝胶的结晶度33
• 3.3.4 PVA/XG/GO复合水凝胶的模量33-34
• 3.3.5 PVA/XG/GO复合水凝胶的溶胀性能34-35
• 3.3.6 PVA/XG/GO复合水凝胶的微观形貌35-36
• 3.4 小结36-37
• 第四章 PVA/CMC复合水凝胶的制备及性能研究37-44
• 4.1 引言37
• 4.2 实验原料与仪器37-38
• 4.3 实验部分38-39
• 4.3.1 PVA/CMC复合水凝胶的制备38
• 4.3.2 PVA/CMC复合水凝胶的表征38-39
• 4.4 结果与讨论39-43
• 4.4.1 PVA/CMC复合水凝胶的化学结构表征39-40
• 4.4.2 PVA/CMC复合水凝胶的结晶度40-41
• 4.4.3 PVA/CMC复合水凝胶的模量41
• 4.4.4 PVA/CMC复合水凝胶的溶胀性能41-42
• 4.4.5 PVA/CMC复合水凝胶的微观形貌42-43
• 4.5 小结43-44
• 第五章 PVA/CMC/GO复合水凝胶的制备及性能研究44-51
• 5.1 实验原料与仪器44-45
• 5.2 实验部分45-46
• 5.2.1 PVA/CMC/GO复合水凝胶的制备45
• 5.2.2 PVA/CMC/GO复合水凝胶的表征45-46
• 5.3 结果与讨论46-50
• 5.3.1 PVA/CMC/GO复合水凝胶的化学结构表征46-47
• 5.3.2 PVA/CMC/GO复合水凝胶的结晶度47-48
• 5.3.3 PVA/CMC/GO复合水凝胶的模量48
• 5.3.4 PVA/CMC/GO复合水凝胶的溶胀性能48-49
• 5.3.5 PVA/CMC/GO复合水凝胶的微观形貌49-50
• 5.4 小结50-51
• 第六章 吸水和失水动力学51-59
• 6.1 吸水动力学51-55
• 6.2 失水动力学55-58
• 6.3 小结58-59
• 第七章 全文总结59-61
• 7.1 主要结论59
• 7.2 展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果69

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