水凝胶制备及其力学性能测试实验报告总结
水凝胶是一种具有高水含量和弹性物理特性的材料，广泛应用于生物医学领域和化学工程等领域。本次实验旨在制备水凝胶，并测试其力学性能。
首先，我们使用聚合物溶液制备水凝胶。将聚合物溶液注入模具中，通过化学反应或物理致密化使其凝胶化。然后，将得到的凝胶样品放置在特定环境中固化，并采用适当的方法进行分析和测试。
接下来，我们对水凝胶样品的力学性能进行了测试。首先是拉伸实验，使用拉力机将凝胶样品拉伸至破裂，记录其应力-应变曲线并计算其弹性模量和断裂强度。其次，进行压缩实验，使用压力机对凝胶样品施加压力，得到其压缩应力-应变曲线并计算其体积弹性模量和压缩强度。
通过实验测试，我们得出以下结论：
1. 水凝胶具有良好的弹性特性，能够承受一定的应力而不发生永久形变。
2. 水凝胶的弹性模量较高，显示出较高的刚性。
3. 水凝胶的断裂强度较大，能够承受较高的应力而不破裂。
4. 水凝胶的体积弹性模量较高，具有很好的回弹性能。
5. 水凝胶的压缩强度较大，具有一定的抗压性能。
在未来的研究中，可以进一步探究水凝胶的力学性能，并研发出更优异的水凝胶材料，以满足不同领域的需求。
水凝胶调查报告 一、引言 1．水凝胶（Hydrogel）的定义 以水为分散介质的凝胶。具有交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团而形成能遇水膨胀的交联聚合物。是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。这些高分子按其来源可分为天然和合成两大类。天然的亲水性高分子包括多糖类（淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸，壳聚糖等）和多肽类（胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等）。合成的亲水高分子包括丙烯酸及其衍生物类（聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚N-聚代丙烯酰胺等）。 2．水凝胶的用途 作为一种高吸水高保水材料，水凝胶被广泛用于多种领域，如：干旱地区的抗旱，农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。值得注意的是，不同的应用领域应该选用不同的高分子原料，以满足不同的需求。 二．水凝胶方面近五年的文章发表情况 1．Nature 以hydrogel为主题进行搜索，找到近五年的文章，数据统计如下：2010年34篇2009年83篇
2008年73篇2007年76篇 2006年53篇 2．中国学术期刊网络出版总库：（关键词：水凝胶） 2010年20篇2009年186篇 2008年167篇2007年161篇 2006年135篇 3．中国博士学位论文全文数据库：（关键词：水凝胶） 2009年8篇2008年9篇 2007年4篇2006年9篇 4．中国优秀硕士学位论文全文数据库：（关键词：水凝胶） 2009年32篇2008年22篇 2006年48篇2006年19篇 从统计数字来看，近年来对水凝胶的研究越来越多。10年截止到3月份，国内外都各有大量的文章出现，从整个趋势看，水凝胶又是今年的研究热点，值得我们关注。 三．不同水凝胶的制备的研究 1．红薯淀粉水凝胶制备 以红薯淀粉为原料，以4-二甲基氨基吡啶为催化剂，于水相中经过醋酸酐酯化处理制备红薯淀粉水凝胶。确定制备红薯淀粉水凝胶的最佳工艺条件，红外光谱确认在淀粉中引入了羧甲基。红薯淀粉水凝胶吸水性增强，黏度增大，糊透明度得到改善，说明红薯淀粉水凝胶具有优良吸水特性。
PVA水凝胶的制备与研究 关键词：PVA水凝胶制备研究表征应用 摘要：简要评述了聚乙烯醇水凝胶的制备方法,评述了PV A水凝胶的研究现状与前景展望，详细介绍了本课题传统PV A水凝胶及温敏性凝胶的制备测试方法，总结了凝胶的应用，并展望了未来PV A水凝胶的发展趋势。 高分子凝胶是基础研究以及技术领域的一种重要材料。凝胶是指溶胀了的高分子聚合物相互联结，形成三维空间网状结构，又在网状结构的空隙中填充了液体介质的分散体系。近几年，高分子水性凝胶（又被称为水凝胶）的研究获得了极大的重视。水凝胶是一种网络结构中含有大量水而不溶于水的高分子聚合物，具有良好的柔软性、弹性、储液能力和生物相容性，在生物医学和生物工程中具有广泛的用途。 常见的水凝胶有聚酰胺水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚N-异丙基丙烯酰胺温敏性水凝胶等。本课题主要针对于PV A水凝胶。 1 PV A水凝胶的制备 PV A水凝胶的制备按照交联的方法可分为化学交联和物理交联。化学交联又分辐射交联和化学试剂交联两大类。辐射交联主要利用电子束、γ射线、紫外线等直接辐射PV A溶液，使得PV A分子问通过产生自由基而交联在一起。化学试剂交联则是采用化学交联剂使得PV A分子间发生化学交联而形成凝胶，常用的交联剂有醛类、硼酸、环氧氯丙烷以及可以与PV A通过配位络台形成凝胶的重金属盐等等。物理交联主要是反复冷冻解冻法。 1.1 物理交联法 通过物理交联法制备聚乙烯醇水凝胶，报道中最多的是使用“冷冻-熔融法”和“冻结-部分脱水法”两种方法。 反复冻融法是将一定浓度的PV A水溶液在-10~-40℃冷冻1d左右，再在25℃条
件下解冻1~3h，即形成物理交联的PV A水凝胶。将其反复冷冻、解冻几次后，就可以使其一些物理性能和机械性能等有很大的改善。冷冻使水溶液中的PV A的分子链在某一时刻的运动状态“冻结”下来，接触着的分子链可以发生相互作用及链缠结，通过范德华力和氢键等的物理作用紧密结合，在某一微区不在分开，成为“缠结点”。重新冻结时又有新的有序微区形成，这些微区称为“物理交联点”。用冷冻-解冻的办法可以促进分子运动，重新排列，通过分子链的折叠获得具有半结晶或者结晶结构的水凝胶。其示意图如下所示： 冻结-部分脱水法是将PV A水溶液冷冻后置于真空下脱去10％~20％的水，所得到的水凝胶的结构与性能类似于反复冻结法。 物理交联法形成的PVA水凝胶其共同点是分子链间通过氢键和微晶区形成 三维网络，即物理交联点，这些交联点随温度等外界条件的变化而变化。例如将
生物高分子水凝胶的制备与表征共3 篇 生物高分子水凝胶的制备与表征1 生物高分子水凝胶的制备与表征 随着生物技术的不断发展，生物高分子水凝胶作为一种新型的材料开始受到人们的关注。生物高分子水凝胶主要是由多种高分子蛋白质和多糖构成的三维网络结构，并具有较好的水溶性与柔韧性。其应用领域涵盖了生物医学、食品、化妆品等多个领域。在本文中，我们将介绍生物高分子水凝胶的制备与表征方法。 一、生物高分子水凝胶的制备方法 1. 串联聚合法 串联聚合法是目前应用较多的制备方法之一。该方法需要两种或多种不同的单体分子，并使用交联剂进行反应。首先需要将不同的单体混合并倒入模具内，将单体在模具内进行串联聚合，然后将交联剂加入到反应中，使之形成三维网络结构，最终制备出生物高分子水凝胶。 2. 微波辐射合成法 微波辐射合成法是一种快速简便的制备方法。其原理是先将各
种反应物混合均匀，并将混合物置于微波加热器中进行辐射，达到反应所需要的温度，使反应物在短时间内完成共聚反应，最终获得生物高分子水凝胶。 3. 冷冻干燥法 冷冻干燥法是制备生物高分子水凝胶的一种新型方法。首先将高分子溶液注入到模具中，然后将其进行冷冻处理，形成冷冻凝胶，最后进行减压冷冻干燥，获得生物高分子水凝胶。 二、生物高分子水凝胶的表征方法 1. 热重分析法 热重分析法是一种非常常见的生物高分子水凝胶表征方法。通过测量样品在一定温度下的质量变化，可以分析样品分子的热稳定性，以及其在不同温度下的降解行为。 2. 红外光谱法 通过红外光谱法可以分析样品中功能基团的种类及其结构特点，以及生物高分子水凝胶的化学组成与结构特点。 3. 扫描电子显微镜法 通过扫描电子显微镜法可以进行样品形貌表征，观察材料的表面形态、孔径大小等信息。
综合实验报告题目:聚丙烯酸水凝胶的合成及基本性能的测定 A1组
聚丙烯酸水凝胶的合成及基本性能测定 摘要:交联聚丙烯酸系高分子合成时，先用氢氧化钠碱溶液使丙烯酸部分中和。再加入引发剂，得到反应液。并测定吸水率、溶解度等性能， 关键词：交联聚丙烯酸系高分子；吸水效率;高吸水性；水凝胶 1.前言 1.1实验目的 通过交联丙烯酸钠高吸水性的合成，掌握其合成方法。根据对其性能测试，了解影响高吸水树脂的性能因素。 1.2实验原理 水凝胶是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。 交联聚丙烯酸系高分子的合成主要以丙烯酸或丙烯酸酯为单体进行聚合,后者还需在聚合后进行水解,也可以上述单体与丙烯酰胺,丙烯酸酯或醋酸乙烯酯等非离子性单体进行共聚,以调节网络中的亲水和疏水部分。 本实验采用溶液聚合法,通过较高浓度的部分中和的丙烯酸钠自交联.用氧化还原引发剂,合成具有一定交联度的聚丙烯酸钠。 中和度一般控制在50-90%，PH3-9。单体浓度则必须高于40%，否则无法完成交联；但过高会引起散热问题，易于爆聚。反映温度过低，难于发生自交联，严重影响性能；而过高则聚合物分子量低且分布宽；一般控制于80-250℃。 1.3性能指标 高吸水树脂的性能主要表现在：⑴吸水率及吸水速度；⑵保水性；⑶稳定性；⑷机械强度；⑸增粘性；⑹安全性 吸水率是高吸水性树脂的最基本性能指标，即单位重量树脂的饱和吸水量。除取决于吸水树脂的组成，结构，形态，分子量及交联度外，还受到被吸液体的组成，性质等不同程度的影响，特别是液体中的电解质盐类及PH值的影响很大。溶液中含有无机盐，或酸（碱）性较强，都使吸水能力显著降低。因此对于含盐的血液，尿液等的吸水率都比吸纯水率降低。因为血，尿等含盐类0.9%，故高吸水树脂对0.9%-1%的生理盐水的吸收能力基本可反映对血液及尿的吸收能力，也成为一个重要吸收性能指标。 吸水速度也是一个表示吸水能力的重要性能指标，即单位重量吸水剂在单位时间内吸收的液体体积或重量，可用吸水量与吸水时间的关系曲线来描述。 吸水率,吸水速度的测定多用自然过滤法或纸袋法.前者秤取一份或数份样品,分别在液体中浸泡不同时间乃至饱和,然后用筛网滤去多余液体后称量,后者是将一定量的吸水剂放入纸袋中后浸入液体,每隔一段时间或待饱和后取出称重. 保水性是指高吸水树脂吸水后,在自然状态下或在一定压力等条件下水分仍不流失,这是由于吸水后的水凝胶在空气中表面干燥而形成膜,抑制了内部水分进一步分散,同时高吸水树脂吸收的水分与高分子形成的是氢键,蒸发消耗能量比自由水高,因而干燥速度明显下降,可将一定量树脂吸水饱和后的水凝胶放置在一定湿度的大气环境中,通过测定不同时间的重量而得到. 高吸水树脂在水中分散后因吸水而形成水凝胶,表观粘度明显增加,可用粘度计测定
水凝胶拉伸测试 水凝胶是一种有很多用途的多功能材料，它最常用于水凝胶混凝土中，能使混凝土抗裂、耐久性更强，同时也可以有效控制孔洞，从而提高混凝土的高强度和力学性能。为了保证水凝胶能够满足混凝土抗裂要求，水凝胶的拉伸性能成为混凝土特性检测中非常重要的一环。 水凝胶拉伸测试是水凝胶性能检测中必不可少的检测项目。水凝胶拉伸测试是为了确定水凝胶的拉伸性能，评估其在混凝土中的抗裂性能。通过该测试，可以获得水凝胶的延伸率、延伸极限和拉伸模量数据，这些数据可以指导水凝胶的选择，并且可以用于混凝土性能的设计与评价。 水凝胶拉伸测试的基本原理为：在一定的压强下，将水凝胶以一定的速度拉伸，测量拉伸过程中的位移与压力变化，根据测量结果计算出水凝胶拉伸性能数据，如延伸率、延伸极限和拉伸模量等。一般情况下，水凝胶拉伸测试由拉伸杆和气动测量仪构成，拉伸杆可以实现不同的拉伸速率，气动测量仪可以对测试样品进行自动感应，并记录拉伸过程中的位移和压力变化。 水凝胶拉伸测试标准一般参照《水凝胶混凝土抗裂技术规范》（JG/T156-2012），根据样品拉伸试验结果绘制出拉伸曲线，拉伸曲 线上的峰值表示水凝胶的延伸极限，拉伸曲线左侧表示延伸率，右侧表示拉伸模量。 以上是水凝胶拉伸测试的基本原理与内容，如果实际应用中出现不良现象，应首先查找原因，如材料批号等，以及水凝胶拉伸测试未
能达到要求的问题，应采取正确的措施及时解决。 水凝胶拉伸测试的主要目的是通过测量水凝胶的延伸性能，来确定水凝胶在混凝土中的抗裂性能，从而在实际工程应用中减少混凝土破裂率。由于水凝胶拉伸测试是检测确保水凝胶抗裂性能的必要手段，所以应当在混凝土生产过程中结合适当的检测标准，采取完善的抗裂性能检测，以保证混凝土施工质量，为混凝土工程的长久使用提供保障。
水凝胶断裂伸长实验报告 引言 水凝胶作为一种具有优异性能的材料，在生物医学、环境保护、食品工业等领域有广泛应用。了解水凝胶的断裂伸长性能对于优化其应用具有重要意义。本实验旨在通过对水凝胶的断裂伸长实验，探究其性能特点和力学行为。 一、实验原理 水凝胶断裂伸长实验是通过施加外力，使其发生断裂和伸长，从而测量其断裂强度和伸长量。实验中，将水凝胶样品固定在试验机上，通过施加拉力来断裂材料。同时，记录断裂前后的长度变化，计算出伸长量。 二、实验步骤 1. 实验准备 准备好实验所需的水凝胶样品、试验机、卡尺、计算器等设备。根据实验需求，选择合适的试样尺寸和形状。 2. 样品制备 将水凝胶按照要求制备成规定形状的样品。确保样品表面平整，无明显缺陷。 3. 样品固定 将水凝胶样品固定在试验机上，保证样品的拉伸方向与试验机的运动方向一致。
4. 施加拉力 启动试验机，开始施加拉力。根据实验要求，设定合适的拉伸速度和力度。记录下样品在拉伸过程中的力变化情况。 5. 记录数据 同时，用卡尺测量样品的长度。记录下断裂前后的长度，计算出伸长量。重复多次实验，取平均值。 6. 数据处理 将实验获得的数据进行整理和分析。计算出水凝胶的断裂强度和伸长量。绘制力-伸长曲线，分析水凝胶的力学行为。 三、实验结果与讨论 经过多次实验和数据处理，我们得到了水凝胶的断裂强度和伸长量数据，并绘制了力-伸长曲线。实验结果显示，水凝胶在拉伸过程中表现出良好的延展性和韧性。 根据实验数据分析，断裂强度是衡量材料抗拉断能力的指标，伸长量则反映了材料的延展性。水凝胶的断裂强度较高，说明其能够承受一定的拉力。同时，水凝胶的伸长量较大，表明其具有良好的延展性。
水凝胶拉伸试验 一、引言 水凝胶是一类具有高吸水性能的材料，广泛应用于农业、医疗、环境保护等领域。水凝胶的拉伸性能是评价其力学性能的重要指标之一。本文将探讨水凝胶的拉伸试验方法、测试结果及其影响因素，以期为水凝胶材料的研究和应用提供参考。 二、背景 水凝胶的拉伸性能是指在外力作用下，水凝胶材料发生形变的能力。水凝胶材料的拉伸性能直接影响其应用效果，例如在农业领域，水凝胶袋用于土壤保水，其拉伸性能决定了土壤保水效果的稳定性和持久性。 三、试验方法 水凝胶的拉伸试验通常采用万能材料试验机进行。首先，将水凝胶样品制备成规定的几何形状（如长方形），然后将样品夹在试验机夹具中。在试验中，通过控制试验机施加的拉伸速度，逐渐施加拉力并记录拉伸过程中的载荷和伸长量。根据载荷-伸长曲线，可以得到水凝胶的拉伸强度、伸长率等力学参数。 四、测试结果 水凝胶的拉伸性能受多种因素的影响。首先是水凝胶的成分和结构。不同成分和结构的水凝胶具有不同的分子链排列方式和交联程度，
从而影响其拉伸性能。其次是水凝胶的含水率。含水率高的水凝胶在拉伸中会表现出更好的柔韧性和延展性。此外，温度和湿度等环境条件也会对水凝胶的拉伸性能产生一定影响。 五、影响因素分析 水凝胶的拉伸性能与其分子链的连结方式和交联程度密切相关。分子链越紧密、交联越强，水凝胶的拉伸强度就越高。在水凝胶的制备过程中，可以通过调整交联剂的用量和反应时间来控制水凝胶的交联程度，从而实现对拉伸性能的调控。此外，水凝胶的成分也会对其拉伸性能产生影响。例如，聚丙烯酸钠（PAA）和聚丙烯酸钾（PAK）是常用的水凝胶材料，它们具有不同的离子交换性能，从而影响了水凝胶的拉伸性能。 六、应用前景 水凝胶的拉伸性能是其在农业、医疗、环境保护等领域应用的重要指标。在农业领域，水凝胶袋用于土壤保水，可以提高土壤的保水能力，减少灌溉频率，提高农作物的产量。在医疗领域，水凝胶袋可以用于创面敷料，提供保湿环境，促进伤口愈合。在环境保护领域，水凝胶可以用于垃圾填埋场的渗滤液处理，实现污水的净化和资源回收。 七、结论 水凝胶的拉伸试验是评价其力学性能的重要方法之一。通过控制试验条件和分析测试结果，可以了解水凝胶的拉伸强度、伸长率等参
水凝胶材料的性能检测方法梳理 水凝胶是一类具有三维高分子网络结构的材料，关于这类的材料存在着多种不同的定义。一般来说，研究比较广泛的水凝胶材料不仅要具有交联的网络结构，还具有一定的亲水性，结构中含有大量水分，在以水为分散介质的环境中能够发生溶胀现象。这类水凝胶材料在生物、环境、传感器等领域有着大量的研究成果。因此，我们将围绕这类应用对水凝胶材料的主要性能检测评价方法做出简要的介绍。 1.力学检测 高分子材料的物理力学性能是一项非常重要的性能指标。水凝胶的力学性能一般以杨氏模量（Young’s modulus）来表征。材料在弹性形变过程中，应力与应变之间的比例关系就是杨氏模量，也被称为弹性模量。目前测量杨氏模量的方法并不固定，主要有拉伸法，压缩法和压痕法等几类[1]。拉伸法（Tensile test）最为原始也最为简单易行，对材料施加一定拉力并测量形变即可计算杨氏模量。该实验是在规定的实验温度、速度和湿度的条件下，利用对样品施加沿纵轴方向的静态拉伸负荷，直至样品被拉断，在此过程中可以得到样品形变的应力-应变曲线，其中应力σ σ=F/A，即单位横截面积所受力； 应变ε ε=Δl/l0，即材料拉伸形变长度较之原长的程度；
通过应力-应变曲线可以得到拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力以及拉伸弹性模量等。对于水凝胶来说，弹性模量是主要的力学表征参数。根据胡克定律，物体在弹性限度内，应力与应变成正比，其比值即是弹性（杨氏）模量E： E=σ/ε； 弹性模量的大小反映了材料的硬度，弹性模量越大，材料越不容易发生形变。然而采用这种方法，水凝胶在拉伸过程中会失去部分含水量，影响测量结果，因此，有研究会采用将水凝胶置于水中进行测量的方法来减小误差。 图1 典型的应力-应变曲线
胶原多肽/聚丙烯酸物理水凝胶的合成与表 征
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (3) 1．1水凝胶的基本性质 (3) 1.1.1胶原多肽水凝胶概述 (4) 1.1.2聚丙烯酸水凝胶概述 (4) 1.2水凝胶的分类 (4) 1.2.1智能水凝胶 (4) 1.2.2磁性水凝胶 (6) 1.2.3聚合物水凝胶 (7) 1.3水凝胶的应用 (7) 1.3.1水凝胶在农林业的应用 (8) 1.3.2水凝胶在工业上的应用 (8) 1.3.3水凝胶在组织工程中的应用 (8) 1.4水凝胶的研究和发展趋势 (9) 1.5展望 (9) 第二章胶原多肽/聚丙烯酸水凝胶的合成和表征 (10) 2.1水凝胶的合成与表征 (10) 2.1.1单体聚合并交联 (10) 2.1.2聚合物交联 (10)
2.1.3载体的接枝共聚 (11) 2.2水凝胶的性质研究 (11) 2.2.1溶胀-收缩行为(凝胶状态方程) (11) 2.2.2力学性能 (11) 2.3水凝胶性质的影响因素 (12) 2.3.1共聚单体的组成 (12) 2.3.2交联密度的影响 (12) 2.3.3合成条件的影响 (13) 2.4胶原多肽水凝胶的合成 (13) 2.4.1实验材料 (13) 2.4.2合成方法 (13) 2.5聚丙烯酸水凝胶的合成 (14) 2.5.1试剂 (14) 2.5.2聚丙烯酸水凝胶的合成原理 (14) 2.5.3聚丙烯酸水凝胶的合成 (14) 2.6聚丙烯酸水凝胶的表征 (14) 2.6.1含水率的测定 (14) 2.6.2吸水速率 (15) 2.6.3在不同电解质中的吸液倍率 (15) 2.6.4吸水速率 (15) 2.6.5保水能力 (15)
水凝胶拉伸试验 水凝胶拉伸试验是一种常用的实验方法，用于研究水凝胶材料在拉伸过程中的力学性能与变形特性。本文将介绍水凝胶的概念、拉伸试验的原理与方法、试验结果的分析与解读，并探讨水凝胶在实际应用中的潜力与前景。 我们先了解一下水凝胶的定义。水凝胶是一种由高分子物质构成的凝胶体系，其特点是具有大量的水分子吸附在高分子链上，使其呈现出高弹性和可逆性变形的特性。水凝胶材料广泛应用于生物医学、环境保护、能源储存等领域，因其独特的性能而备受关注。 水凝胶拉伸试验是评价水凝胶材料力学性能的重要方法之一。该试验通常采用万能拉伸试验机进行，实验过程中需要固定水凝胶试样的一端，然后以一定的速度施加拉力，记录拉力与伸长量的变化，从而得到拉伸曲线。通过分析拉伸曲线可以获得水凝胶材料的拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量等力学参数。 在进行水凝胶拉伸试验时，需要注意以下几点。首先，试样的准备要求精确，尺寸应符合标准，以保证实验结果的可靠性。其次，试验过程中需要控制拉伸速度，通常选择较慢的速度以保证实验的准确性。此外，还需要注意试验环境的温湿度，以排除环境因素对试验结果的影响。 通过水凝胶拉伸试验，可以得到水凝胶材料的力学性能参数，进而
评价其适用性和性能优劣。拉伸强度是指水凝胶材料在拉伸过程中抵抗破坏的能力，是衡量其强度的重要指标。断裂伸长率是指试样在断裂前的延伸程度，反映了水凝胶材料的延展性。弹性模量是指水凝胶材料在一定应力下的应变能力，是衡量其刚度和变形能力的指标。 根据水凝胶拉伸试验的结果，可以评估水凝胶材料在不同应力下的力学性能，进而优化材料配方和工艺参数。例如，在生物医学领域中，水凝胶材料的拉伸性能直接影响其在人体组织修复和再生中的应用效果。通过拉伸试验，可以筛选出具有较好力学性能的水凝胶材料，并进一步开发具有更好生物相容性和可调控性的新型材料。水凝胶材料在生物医学、环境保护、能源储存等领域具有广阔的应用前景。通过不断优化水凝胶材料的力学性能，可以实现更多领域的创新应用。例如，在组织工程中，水凝胶材料可以作为细胞载体用于组织修复和再生；在环境保护中，水凝胶材料可以用于水处理和污染物吸附；在能源储存中，水凝胶材料可以用于超级电容器和锂离子电池等领域。 水凝胶拉伸试验是研究水凝胶材料力学性能的重要方法之一。通过该试验可以评价水凝胶材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量等力学性能参数，进而优化材料配方和工艺参数。水凝胶材料具有广泛的应用前景，通过不断优化其力学性能，可以实现更多领域的创新应用。
基于儿茶酚基功能化聚乙二醇水凝胶的制备及其力学性能黄迎;雷昆;黎朝;王新灵 【摘要】首先,基于异氰酸酯与醇羟基和氨基的反应合成了功能化的端儿茶酚基聚乙二醇大分子单体(PEG-catechol);然后,采用一锅法制备了PEG-catechol水凝胶;最后,在PEG-catechol水凝胶中引入海藻酸钙(Alg-Ca2+)制备了基于PEG-catechol和海藻酸钙的双网络(PEG-catechol/Alg-Ca2+DN)水凝胶.采用全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(T G)对水凝胶的分子结构、微观形貌和热失重行为进行了测试及分析,采用万能试验机研究了水凝胶的力学性能.结果表明,PEG-catechol/Alg-Ca2+DN水凝胶具有优异的抗压缩、抗拉伸性能,其断裂拉伸强度和拉伸断裂能分别为(191.9±22.4)kPa、 (721.9±84.6)kJ/m3,最大压缩强度及压缩断裂能分别为(25.49±2.34)MPa、(1.58±0.12)MJ/m3.与PEG-catechol水凝胶相比,PEG-catechol/Alg-Ca2+DN 水凝胶的断裂拉伸强度、拉伸断裂能、最大压缩强度及压缩断裂能分别提高了15倍、28倍、2倍及6倍. 【期刊名称】《功能高分子学报》 【年(卷),期】2018(031)004 【总页数】7页(P315-321) 【关键词】儿茶酚;双网络水凝胶;聚乙二醇;力学性能 【作者】黄迎;雷昆;黎朝;王新灵
【作者单位】上海交通大学化学化工学院,上海200240;上海交通大学化学化工学院,上海200240;上海交通大学化学化工学院,上海200240;上海交通大学化学化工 学院,上海200240 【正文语种】中文 【中图分类】O633.11 水凝胶是含有大量水的三维网络结构材料，柔软且富有弹性，由于这一特性与生物体软组织相似，因此其在生物医学领域(如组织工程、药物输送、生物传感器和止 血绷带等)具有巨大的应用潜力[1-3]。按照来源分类，水凝胶可分为天然水凝胶和人造水凝胶。通常，传统人造水凝胶的强度和韧性低、生物相容性差，这极大地限制了它们在生物医学领域的应用。研究者们针对如何提高水凝胶的力学性能开展了大量的研究工作，目前已经开发了多种高韧高强水凝胶[4-9]，但是其制备过程均 比较繁琐。为了简化制备流程，陈强等[10]通过一锅法制备琼脂-聚丙烯酰胺高韧 高强双网络水凝胶，基于一锅法构建双网络以提高水凝胶力学性能的方法简单高效[11-13]，然而采用该方法制备生物相容性好的高韧高强水凝胶的研究较少。聚乙 二醇(PEG)具有良好的生物相容性、生物可降解性且易进行功能化修饰等优势[14]。海藻酸是一种天然生物材料，可与二价阳离子(Ca2+、Ba2+等)配位形成水凝胶，已被用于诸多生物医学领域[15-16]。以PEG和海藻酸为基体材料构建生物相容性好的高强高韧双网络水凝胶的研究尚鲜见报道。 本文首次采用快捷独特的反应途径对聚乙二醇进行功能化修饰，即基于异氰酸酯与醇羟基和氨基的高效反应合成端儿茶酚基聚乙二醇(PEG-catechol)大分子单体； 利用高碘酸钠氧化该大分子单体制备PEG-catechol水凝胶；再通过简单的一锅法引入海藻酸钙(Alg-Ca2+)，制备了基于PEG-catechol和海藻酸的双网络(PEG-
水凝胶的制备及其应用进展 摘要水凝胶是一类具有广泛应用的聚合物材料，它在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有构造而不被溶解。由于其特殊的构造和性能，水凝胶自人们发现以来，一直被人们广为研究。本文综述了近些年国外在水凝胶制备和在生物医药、环境保护等方面的一些研究进展，并对水凝胶的应用前景做了一些展望。 关键词水凝胶药物释放壳聚糖染料吸附 凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro-gel)、醇凝胶(alcogel)和气凝胶(aerogel)等。水凝胶的分散相介质是水,它是由水溶性分子经过交联后形成的,能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有构造而不被溶解。[1]正因为水凝胶的这种特性，水凝胶能够对外界环境，如温度、pH、电场、磁场等条件变化做出响应。近年来，对水凝胶的研究逐渐深入。水凝胶的应用也越来越广泛，不仅在载药缓释、环境保护方面有很大用途，而且在喷墨打印等方面也有越来越大的作用。 一、水凝胶的制备 〔一〕PVA水凝胶的制备 上世纪50年代,日本科学家曾根康夫最早注意到聚乙烯醇(PVA)水溶液的凝胶化现象。由于PVA水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高机械强度)、高吸水量和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。PVA水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛[2]。 龚桂胜，钟玉鹏[3]等人利用冷冻-解冻法制备了不同类型高浓度聚乙烯醇〔PVA〕水凝胶，研究了PVA水凝胶的溶胀率、拉伸强度和流变特性。他们发现不同类型的高浓度PVA 水凝胶的力学性能相差较大，高分子量的PVA 水凝胶的拉伸强度较低；这与低浓度的水凝胶相反。徐冰函[4]首先制备PVA水凝胶，再以PVA水凝胶作为载体利用反复冷冻的方法成功制备含有二甲基砜的PVA水凝胶。实验制备的MSM/PVA水凝胶具有优良的理化性能，并且可以用于人工敷料的制备。同时研究发现，二甲基矾在PVA水凝胶缓慢释放,24h后释放量可达55%以上。体外细胞实验证明MSM/PVA水凝胶对细胞无毒副作用,对细胞增殖具有促进作用,其中以1%MSM用VA对细胞的增殖能力最强。