聚乙烯醇(PVA)水凝膠的制備及應(yīng)用.ppt

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聚乙烯醇（PVA）水凝膠的制備及應(yīng)用,PVA水凝膠,聚乙烯醇（PVA）是一種應(yīng)用極為廣泛的水溶性高分子材料。而以其為原料制備的水凝膠是以水為介質(zhì)的凝膠，是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，它能保持一定的形狀并具有一系列獨特性能。PVA水凝膠除了具備一般凝膠的性能外，還具有低毒性、機械性能良好(高彈性模量和高機械強度)、吸水量大和生物相容性好等優(yōu)點，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。,PVA水凝膠的制備方法,,物理交聯(lián)法,化學(xué)交聯(lián)法,,反復(fù)冷凍法,凍結(jié)—部分脫水法,,輻射交聯(lián),化學(xué)試劑交聯(lián),物理交聯(lián)法,反復(fù)冷凍法：按配比稱取PVA,量取去離子水,把PVA在攪拌條件下,置85~90℃（可根據(jù)不同情況進行調(diào)節(jié)）恒溫油浴中溶解完全,（也可在60℃靜置保溫30min，以除去溶液中的氣泡），放入-20℃（可根據(jù)不同情況進行調(diào)節(jié)）的冰箱里,冷凍24h（可根據(jù)不同情況進行調(diào)節(jié)）,在室溫下解凍1h（可根據(jù)不同情況進行調(diào)節(jié)）,稱為一次冷凍、融溶循環(huán)。用這種方法分別制備不同濃度、相同循環(huán)次數(shù)和相同濃度、不同循環(huán)次數(shù)的PVA水凝膠。,物理交聯(lián)法,凍結(jié)—部分脫水法：是將PVA水溶液冷凍后置于真空下脫去10%～20%的水，所得到的水凝膠的結(jié)構(gòu)與性能類似于反復(fù)凍結(jié)法。,物理交聯(lián)法,特點：分子鏈間通過氫鍵和微晶區(qū)形成三維網(wǎng)絡(luò)，即物理交聯(lián)點，這些交聯(lián)點隨溫度等外界條件的變化而變化。故物理交聯(lián)過程是可逆的。優(yōu)點：不使用有毒性的有機交聯(lián)劑，保持了良好的生物相容性，屬于可逆性水凝膠，隨著環(huán)境參數(shù)的變化，可以使物理交聯(lián)點改變，還可以被溶解，方法簡單。經(jīng)反復(fù)解凍，水凝膠具有高強度高彈性，含水率高。缺點：通過物理交聯(lián)法制得的PVA水凝膠，其交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不是很牢固，受外界影響較大，聚合物的交聯(lián)分布不均勻，在未加入任何添加劑的情況下，所得到的水凝膠一般光學(xué)透明性不好，并且交聯(lián)度難于控制。制備過程一般都需要幾天時間，設(shè)備耗能大，制作周期長，所得水凝膠力學(xué)性能也相對較差。,改進：將PVA溶解在二甲基亞砜(DMSO)和水組成的混合溶劑中,在低溫條件下冷卻該溶液,經(jīng)過一段時間后,由于PVA分子的結(jié)晶而形成凝膠。然后用水完全取代凝膠中的DMSO,可得到具有高伸張強度、高含水且透明的PVA水凝膠。,物理交聯(lián)法,物理交聯(lián)法,影響因素：①PVA分子量②PVA濃度③冷凍條件④解凍條件⑤循環(huán)次數(shù)有研究表明：PVA水凝膠的拉伸強度和拉伸模量隨凝膠的濃度和冷凍解凍次數(shù)的增加而增大。最高拉伸強度可達2.27MPa。但當(dāng)濃度大于20%時，溶液粘度較大，分子量較大時影響微晶的形成顯著。所以常用濃度在7%～15%之間。冷凍溫度不僅影響冷凍動力學(xué)而且影響界面間相平衡，-20℃是常用的冷凍溫度。,物理交聯(lián)法,所需設(shè)備儀器（大概）：電子天平恒溫水（油）浴箱（帶磁力攪拌）恒溫磁力攪拌器相關(guān)模具冷凍存儲箱or冰箱相關(guān)容器等,化學(xué)交聯(lián)法,化學(xué)試劑交聯(lián)：是采用化學(xué)交聯(lián)劑使得PVA分子間發(fā)生化學(xué)交聯(lián)而形成凝膠,常用的交聯(lián)劑有醛類、硼酸、環(huán)氧氯丙烷以及可以與PVA通過配位絡(luò)合形成凝膠的重金屬鹽等等。,舉例：以環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑化學(xué)交聯(lián)方法制備聚乙烯醇水凝膠膜稱?。矗缇垡蚁┐?，量取５０ｍＬ蒸餾水，加入三口瓶中，在８５℃溫度下攪拌溶解，緩慢加入３．５ｇ環(huán)氧氯丙烷，待完全溶解后加入２ｇ氫氧化鉀（事先配制成溶液），攪拌均勻．將溶液滴在玻片上，用絲棒涂布器涂膜，室溫下靜置２ｄ．用５０℃的蒸餾水洗滌水凝膠膜直至洗液呈中性，將水凝膠膜置于５０℃真空烘箱中干燥至恒重．,化學(xué)試劑交聯(lián),優(yōu)點：相比物理交聯(lián)，保水性和某些力學(xué)強度有一定提高。缺點：化學(xué)試劑交聯(lián)由于采用交聯(lián)劑，交聯(lián)后有交聯(lián)劑殘留問題，難以得到高純度PVA交聯(lián)產(chǎn)物；并且隨著聚合物交聯(lián)反應(yīng)的進行，不斷增高的溶體粘度使交聯(lián)劑在基體中的分散性較差，出現(xiàn)不均勻交聯(lián)，局部發(fā)生“焦燒”現(xiàn)象；并且化學(xué)交聯(lián)難以控制交聯(lián)度。透明性不好，含水量不高。,化學(xué)試劑交聯(lián),影響因素：PVA聚合度、醇解度等分子結(jié)構(gòu)參數(shù)反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等合成工藝參數(shù)交聯(lián)劑用量、疏水單體用量等化學(xué)組成,化學(xué)試劑交聯(lián),所需設(shè)備儀器（大概）：電子天平恒溫水（油）浴箱（帶磁力攪拌）真空烘箱相關(guān)容器等,輻射交聯(lián),輻射交聯(lián)：是利用γ-射線、電子束、X光及紫外線等直接輻射PVA水溶液或輻射用物理交聯(lián)法制成的PVA水凝膠。,輻射交聯(lián),優(yōu)點：輻射交聯(lián)采用的高能射線能均勻地作用在材料上，聚合物的交聯(lián)點分布均勻，并且交聯(lián)度易于控制，能滿足對聚合物交聯(lián)密度要求較高的場合；輻照交聯(lián)的另一獨到之處在于無需添加引發(fā)劑或交聯(lián)劑，產(chǎn)物純度高且具有較好的光學(xué)透明度，并且在加工過程中還可同步實現(xiàn)消毒的作用，輻射交聯(lián)時間短，節(jié)約能源，尤其在醫(yī)用高分子材料領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢和巨大的應(yīng)用前景。缺點：力學(xué)強度不高，抗蠕變性差，同時強烈的反應(yīng)條件常常造成某些優(yōu)異性能的損失。γ射線（鈷源產(chǎn)生）輻射水凝膠材料具有操作不方便、輻射劑量不精確、交聯(lián)程度不易控制等問題。,輻射交聯(lián),影響因素：O2添加劑輻射類型聚合物的結(jié)晶度溶劑溫度等,輻射交聯(lián),所需設(shè)備儀器（大概）：電子天平輻射源（如60COγ射線輻射源、電子加速器）相關(guān)容器等,PVA水凝膠的應(yīng)用,藥物緩釋載體及微膠囊在傷口敷料方面的應(yīng)用人工器官組織智能材料,