串珠状纳米纤维素微纤维/明胶高强度复合水凝胶的构建与性能

发布时间：2021-09-05 02:11

　　水凝胶是以水为溶剂形成的具有交联网状结构的聚合物,其凝胶体富含大量的水分,且质地柔软类似于生物体组织。天然高分子水凝胶具有优异的生物相容性和生物可降解性,在药物控释、组织工程、活性物质载体等领域应用广泛,但较差的机械性能限制了它的进一步应用。纳米纤维素微纤维由于具有较大的长径比、高亲水性、高模量、高强度、和高透明性等优良性能,在复合材料和药物缓释等方面具有广阔的应用前景。纳米纤维素微纤维的纳米尺寸效应和强韧多孔网络结构赋予其很高的机械强度和优异的光学性能。这两种材料的结合可实现优势互补,为新型功能材料的开发开辟新的道路。本文对串珠状纳米纤维素微纤维/明胶高强度复合水凝胶的构建与性能进行了系统研究。首先,制备了一种具有特殊串珠状结构、表面带负电荷的可以稳定悬浮在水溶液中的纳米纤维素微纤维;其次,采用高碘酸钠将其表面的部分羟基氧化为醛基,由于氧化反应发生在纤维表面,因此双醛纳米纤维素微纤仍然保持纤维形貌;最后将双醛纳米纤维素微纤维与明胶复合,通过构建不同的网络结构获得了力学强度显著提高的复合水凝胶。（1）在不同酸解温度、酸浓度、及酸解时间下对微晶纤维素（MCC）进行不同程度的水解,再通过高... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三维聚合法制备水凝胶机理图

1绪论2图1.2水溶性聚合物交联法制备水凝胶机理图(1)均聚水凝胶是同一种亲水单体单元自交联形成的交联网络[5]。聚乙二醇(PEG)均聚水凝胶由于对外界刺激有强响应性，被称作‘智能的水凝胶’，广泛应用于释药系统。聚乙烯醇(PVA)均聚水凝胶可以通过冷冻解冻交替循环得到。辐射法得到的聚乙烯醇吡咯烷酮(PVP)均聚水凝胶可以用于创面愈合。聚丙烯酸(PAA)也可以通过自交联形成水凝胶[6]。(2)共聚水凝胶是由两种共聚单体单元交联而成的聚合网络，且其中至少有一个单体是亲水性的。Wang等人[7]提出利用纤维素或羧甲基纤维素(CMC)合成PVP基水凝胶，由于具有无毒、较强的吸水能力和生物可降解性，因此可以作为水凝胶敷料。Lugao等人[8]使用不同的辐照强度和不同的添加剂制备的PVP基水凝胶具有无菌无细胞毒性的良好性能。Cascone等人[9]将PVA和明胶、胶原蛋白、壳聚糖等复合制备了可用作组织工程支架的PVA基共聚水凝胶。Kim等人[10]通过光自由基聚合法制备了甲基丙烯酸和PEG-PEGMA的共聚水凝胶。(3)半互穿网络(Semi-IPN)水凝胶是相互之间没有化学键反应的线性聚合物穿过交联网络得到的三维聚合物[11]。由于不会形成互贯穿弹性网络，Semi-IPN水凝胶可以有效地对pH和温度做出响应，同时还具有改善孔径、缓释药物等优点。Ju等人以海藻酸和端胺型聚异丙基丙烯酰胺为原料，用氯化钙交联制备了

1绪论7陶瓷和硅树脂等固体材料之间的超强结合是生物医学和软电子等领域能够得到广泛应用所需的必要条件[43,57]。这种强韧的复合水凝胶是长链聚合物分子通过化学键共价附着在固体表面形成的缠绕聚合物网络（图1.3C）[58,59]。聚合物链在剥离过程中因抵抗分离而产生粘附，且能量通过离子键交联海藻酸的可逆的物理螯合作用而耗散。这种键合类型的界面韧性值超过1000Jm2，可以与人类肌腱和骨头间这种最坚固的结合(800Jm-2)相比。图1.3(A)长链聚合物和可逆的物理交联聚合物复合制备的可拉伸水凝胶。(左)水凝胶可以拉伸到初始长度的21倍；(右)海藻酸、PAAm和海藻酸-PAAm水凝胶的应力-断裂拉伸曲线。(B)基于环滑机制的可拉伸水凝胶。(左)NIPAAM-AAcNa-HPR-C水凝胶拉伸的照片，(右)不同水凝胶的应力-应变曲线。(C)水凝胶与光滑表面的牢固结合。(左)在玻璃基板上化学固定的强韧水凝胶的剥落过程；(右)不同类型的水凝胶-固体键合剥离曲线。1.4纳米纤维素随着人们对非石油基、可生物降解、环境友好、安全无毒的可再生和可持

【参考文献】：
期刊论文
[1]原花青素诱导明胶水凝胶的形成与稳定[J]. 张倩,穆畅道,李丽英,丁宗雷,林炜.  皮革科学与工程. 2008(03)
[2]原花青素交联的支架材料的生物相容性研究[J]. 林旭明,赵靖,史伟云,宋振华.  眼科新进展. 2007(04)



本文编号：3384467