聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用

1、聚乙烯醇水凝胶的制备及应用。聚乙烯醇水凝胶是一种广泛使用的水溶性高分子材料。由其制备的水凝胶是一种以水为介质的聚合物网络体系，能够保持一定的形状，并具有一系列独特的性能。聚乙烯醇水凝胶具有毒性低、力学性能好(高弹性模量和高机械强度)、吸水率大、生物相容性好等优点，已广泛应用于生物医学领域。聚乙烯醇水凝胶的制备方法，物理交联法，化学交联法，重复冷冻法，冷冻-部分脱水法，辐射交联法，化学试剂交联法，物理交联法，重复冷冻法：按比例称取聚乙烯醇，测量去离子水，在搅拌条件下，聚乙烯醇在85 90(可根据不同条件调整)的恒温油浴中完全溶解。为了去除溶液中的气泡)，将其放入-20的冰箱中(可根据不同条件调节

2、)，冷冻24小时(可根据不同条件调节)，并在室温下解冻1小时(可根据不同条件调节)，这称为冷冻和融化循环。用该方法制备了不同浓度、相同循环次数、相同浓度和不同循环次数的聚乙烯醇水凝胶。物理交联法，冷冻-部分脱水法：将聚乙烯醇水溶液冷冻，然后置于真空中除去10% 20%的水分。所得水凝胶的结构和性质与重复冷冻法相似。物理交联法，其特征是通过氢键和微晶区域在分子链之间形成三维网络，即物理交联点，其随温度等外部条件的变化而变化。因此，物理交联过程是可逆的。优点：不使用有毒的有机交联剂，保持良好的生物相容性，属于可逆水凝胶。随着环境参数的变化，物理交联点可以改变和溶解，方法简单。反复解冻后，水凝胶具有

3、高强度、高弹性和高含水量。缺点：物理交联法制备的聚乙烯醇水凝胶交联网络结构弱，受外界影响大，聚合物交联分布不均匀。在没有任何添加剂的情况下，获得的水凝胶的光学透明度通常很差，交联度难以控制。通常，制备过程需要几天时间，设备消耗大量能量，制备周期长，所得水凝胶的力学性能相对较差。改进：将聚乙烯醇溶解在由二甲基亚砜(DMSO)和水组成的混合溶剂中，溶液在低温下冷却。一段时间后，由于聚乙烯醇分子的结晶，形成凝胶。然后凝胶中的二甲基亚砜被水完全取代，得到高拉伸强度、高含水量和透明性的聚乙烯醇水凝胶。物理交联法、物理交联法、影响因素：聚乙烯醇分子量聚乙烯醇浓度冷冻条件解冻条件循环次数研究表明，聚乙烯醇水

4、凝胶的拉伸强度和拉伸模量随着凝胶浓度和冻融次数的增加而增加。最大抗拉强度可达2.27兆帕.然而，当浓度大于20%时，溶液的粘度较大，并且当分子量较大时，微晶的形成受到显著影响。所以常用的浓度在7%到15%之间。冻结温度不仅影响冻结动力学，还影响界面间的相平衡，常用的冻结温度为-20。物理交联方法、所需设备和仪器(可能):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储存箱或冰箱相关容器等。化学交联法、化学试剂交联法：化学交联剂用于使聚乙烯醇分子化学交联形成凝胶，常用的交联剂包括醛、硼酸、表氯醇和重金属盐，它们可以通过与聚乙烯醇的配位和络合形成凝胶。例如：以环氧氯丙烷为交联剂

5、，通过化学交联法制备聚乙烯醇水凝胶膜。称取4克聚乙烯醇，称取50毫升蒸馏水，加入三口瓶中，在85下搅拌溶解，缓慢加入3.5克环氧氯丙烷，待完全溶解后，加入2克氢氧化钾(预先配制成溶液)，搅拌均匀。将溶液滴在载玻片上，用丝棒涂布机涂布薄膜，室温放置2天。用蒸馏水在50清洗水凝胶膜，直到洗液呈中性。在50的真空烘箱中干燥水凝胶薄膜，直到其具有恒定的重量。化学试剂交联的优点是与物理交联相比，保水性和某些机械强度有所提高。缺点：由于交联后使用交联剂，很难获得高纯度的聚乙烯醇交联产品；随着聚合物交联反应的进行，溶液粘度的增加使得交联剂在基体中的分散性变差，交联不均匀，出现局部“烧焦”现象；并且很难通过化

6、学交联来控制交联度。透明度差，含水量低。化学试剂交联，影响因素：聚乙烯醇聚合度，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，化学成分如交联剂用量，疏水单体用量，化学试剂交联，所需设备和仪器(大概):电子天平恒温水(油)浴箱(带磁力搅拌)，真空炉相关容器，辐射交联，辐射交联：采用射线，电子束，X射线和紫外线辐射交联， 优点：用于辐射交联的高能射线能均匀作用于材料，聚合物的交联点分布均匀，交联度易于控制，能满足对聚合物交联密度要求高的场合； 辐射交联的另一个独特之处是不需要添加引发剂或交联剂，产品纯度高，光学透明性好，而且在加工过程中还可以实现消毒。辐射交联时间短，节约能源，特别是在医用高分子材料领域，具有明显的优势和巨大的应用前景。缺点：机械强度不高，抗蠕变性差。同时，强烈的反应条件往往会导致一些优良性能的丧失。由钴源产生的射线辐照水凝胶存在操作不便、辐射剂量不准确、交联度难以控制等问题。辐射交联，影响因素：O2添加剂辐射型聚合物