高强度耐溶胀仿软骨PVA/CS水凝胶的合成及性能

发布时间：2024-05-11 15:34

　　利用冻融循环并浸泡柠檬酸钠的方法,制备了聚乙烯醇/壳聚糖(PVA/CS)复合水凝胶。通过FTIR、XRD,DSC和SEM表征了其结构和形貌,并测试了其机械性能。结果表明,PVA单网络水凝胶网孔尺寸在1.5～8.2μm,自由水含量为76.2%,有效交联密度为0.0288 mol/L,抗拉和抗压强度仅为0.2和1.4 MPa。而复合水凝胶由于氢键与离子键的协同交联作用,其网孔尺寸和自由水含量分别降低至1.5μm和1.4%,有效交联密度提高至0.4210 mol/L,抗拉和抗压强度分别为9.3和16.6 MPa。同时,该水凝胶还具有优异的抗疲劳与耐溶胀特性,连续压缩10次后水凝胶的抗压强度和韧性分别为初始值的88.1%和84.3%,在去离子水中溶胀平衡后的抗拉强度高达4.3 MPa。

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【部分图文】：

图1PVA-CS-5-S水凝胶的合成示意图

采用FT法[9]制备水凝胶前驱体。称取1.00gPVA和不同质量（0.03、0.05、0.07、0.10g）的CS加入9.00mL蒸馏水，90℃搅拌6h后将混合溶液转移至模具中。将装有混合溶液的模具在–20℃下冷冻8h，再将其置于20℃下解冻4h，冻融循环3次。以P....

图2CS、PVA、PVA-CS-5和PVA-CS-5-S水凝胶的FTIR谱图

采用FTIR表征了水凝胶的化学结构，结果如图2所示。由图2可见，1090、1650、3375cm–1处分别为CS上C—O、C==O、O—H和N—H的伸缩振动吸收峰[23]；而1090、2938、3382cm–1分别为PVA上C—O、C—H以及O—H的伸缩振动吸收峰[24]。在....

图3PVA-CS-5及PVA-CS-5-S水凝胶中聚合物、水以及Na3Cit的质量分数

水凝胶机械性能受含水率、微观结构及交联特点的影响[27-29]。因此，利用DSC、XRD和SEM分析了水凝胶的微观结构。首先，借鉴文献方法[12,28]计算水凝胶浸泡Na3Cit前后各组分质量分数的变化，结果见图3。由图3可知，PVA-CS-5水凝胶中水的质量分数为89.1%，聚....

图4PVA-CS-5和PVA-CS-5-S水凝胶的DSC曲线

水凝胶性能还与水状态以及高分子链与水的相互作用有关[12,29]。利用DSC测试了水凝胶中自由水、非冻结水以及可冻结结合水的含量，结果见图4。由图4可见，PVA-CS-5水凝胶在1.2℃处只出现一个自由水的吸热峰[29]，由式（2）计算出自由水的质量分数为67.4%，由总含水率减....

本文编号：3970074