聚乙烯醇水凝胶的制备及性能研究

海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶是一种具有优良性能的材料，在医学、化工、食品等领域具有广泛的应用。

本文将从海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶的性质、制备方法、应用领域以及未来发展前景等方面进行探讨。

一、性质海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶具有良好的水溶性和生物相容性。

它可以在水中迅速溶解形成胶体溶液，并能通过调节海藻酸钠和聚乙烯醇的配比来调控凝胶的性质。

海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶具有优异的黏度、流变性能和稳定性，可用于制备各种形状的凝胶材料。

二、制备方法海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶的制备方法多种多样，常见的方法包括物理交联法、化学交联法和生物交联法。

其中，物理交联法是将聚乙烯醇溶液和海藻酸钠溶液混合后，在适当的温度下进行冷冻-解冻循环，形成凝胶状物质。

化学交联法是在聚乙烯醇溶液中加入交联剂，通过化学反应使聚乙烯醇分子交联形成凝胶。

生物交联法是利用生物酶或生物活性物质对聚乙烯醇和海藻酸钠进行交联，形成凝胶。

三、应用领域海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶在医学领域有着广泛的应用。

它可以用于制备人工骨骼、人工血管和人工关节等生物材料，具有良好的生物相容性和生物降解性。

此外，海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶还可以用于制备药物缓释系统，通过控制凝胶的释放速度来延长药物的作用时间。

在化工领域，海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶可以用于油水分离、水处理和废水处理等方面。

在食品领域，海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶可以用于制备凝胶状食品、增稠剂和稳定剂等。

四、未来发展前景海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶作为一种新型材料，具有广阔的应用前景。

随着人们对生物医学材料和环境保护材料需求的增加，海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶在医学、化工和食品等领域的应用将得到进一步的拓展。

同时，随着制备工艺的不断改进和材料性能的提高，海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶的应用范围将不断扩大。

海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶具有优良的性质，制备方法多样，应用领域广泛，并且具有良好的发展前景。

相信在未来的研究和应用中，海藻酸钠聚乙烯醇水凝胶将发挥更大的作用，为人类的生活带来更多的便利和福祉。

主要内容：聚乙烯醇（PVA）水凝胶由于良好的理化和生物性能，在近几十年里得到极大的发展。

透明的PVA水凝胶作为人工角膜和接触眼镜材料，具有很好的抗拉强度、断裂拉伸率、含水率、氧渗透能力以及较低的蛋白质吸附性能。

PVA水凝胶的合成可用物理交联法制备。

物理交联目前报导中使用最多的是“反复冷冻解冻法”。

主要制备方法：实验用品主要为聚乙烯醇(PVA)聚合度1700士50，醇解度99．9％，二甲基亚砜(DMSO，分析纯)，本实验中所用水均为去离子水。

将PVA颗粒倒入不同浓度的DMSO水溶液中，在90℃恒温水浴中分别溶解3h，制成PVA与DMSO／H20质量比为20 ：100的PVA／DMSO／H20溶液。

称取该溶液13．0g，倒人模具中，超声波除去气泡，放人冰箱，在-18℃下冷冻7h，然后取出在室温下解冻3h，如此循环7次。

将冷冻解冻后的PVA水凝胶放人去离子水中，在37．5℃恒温水浴箱中充分洗涤浸泡(换水、超声数次)，即制得PVA水凝胶膜。

性能测试：1.含水率测试剪取一定量的水凝胶膜，用滤纸吸去表面水后称重(记为W2)，再放入105℃烘箱中烘干至恒重，称量其质量(记为W1)，计算出PVA水凝胶的含水率，其计算公式为：（W2-W1）/W22.PVA水凝胶透光率的测量分别选择可见光的不同波长(425、450、485、550、590、600、700nm)使用紫外一可见分光光度仪测量经过充分溶涨的PVA水凝胶膜的透光率T．因人工角膜、接触眼镜厚度一般为0．5mm左右，所以根据水凝胶膜的实际厚度d校正为0．5mm厚的PVA水凝胶的透光率Ta，所用公式为：3.PVA水凝胶力学性能的测量将PVA水凝胶膜按照国标GB／T 1040—1992塑料拉伸性能试验方法制样，用万能试验机测量其抗拉强度和断裂伸长率，拉伸速率为500mm ／min，测量温度20℃，测量湿度71％创新点：（１）初戴舒适性好，容易被患者所接受（含水、柔软）。

一、实验目的1. 了解水凝胶的基本概念和制备方法。

2. 掌握水凝胶的表征方法。

3. 研究不同制备方法对水凝胶性能的影响。

4. 分析水凝胶在生物医学、环境治理等领域的应用前景。

二、实验材料与仪器1. 实验材料：聚乙烯醇（PVA）、海藻酸钠（SA）、丙烯酸（AA）、氢氧化钠（NaOH）、氯化钙（CaCl2）、无水乙醇、蒸馏水等。

2. 实验仪器：恒温水浴锅、磁力搅拌器、电子天平、分析天平、烧杯、滴定管、移液器、剪刀、烘箱、电热鼓风干燥箱、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等。

三、实验方法1. 水凝胶的制备（1）PVA/SA水凝胶的制备将一定量的PVA溶解于蒸馏水中，加热搅拌至完全溶解。

待溶液冷却至室温后，加入一定量的NaOH溶液，调节pH值至7-8。

然后加入一定量的SA溶液，搅拌均匀。

将混合液倒入培养皿中，放入烘箱中干燥，得到PVA/SA水凝胶。

（2）PVA/AA水凝胶的制备将一定量的PVA溶解于蒸馏水中，加热搅拌至完全溶解。

待溶液冷却至室温后，加入一定量的NaOH溶液，调节pH值至7-8。

然后加入一定量的AA溶液，搅拌均匀。

将混合液倒入培养皿中，放入烘箱中干燥，得到PVA/AA水凝胶。

2. 水凝胶的表征（1）扫描电子显微镜（SEM）观察水凝胶的微观结构。

（2）傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析水凝胶的官能团。

（3）测量水凝胶的溶胀率和力学性能。

四、实验结果与分析1. SEM观察PVA/SA水凝胶的微观结构呈现为多孔状，孔径大小不一，有利于物质的传输。

PVA/AA水凝胶的微观结构呈现为均匀的网状结构，有利于提高水凝胶的力学性能。

2. FTIR分析PVA/SA水凝胶和PVA/AA水凝胶在红外光谱中均出现了PVA的特征吸收峰，同时SA 和AA的特征吸收峰也得到了体现。

这表明水凝胶中PVA、SA和AA的化学键得到了有效连接。

3. 溶胀率和力学性能PVA/SA水凝胶的溶胀率较高，可达200%以上，具有良好的水溶性和生物相容性。

聚乙烯醇水凝胶的制备及应用进展吴李国　章悦庭　胡绍华(东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海,200051)摘要　综述了PVA 水凝胶的制备进展,详细介绍了PVA 水凝胶的最新应用研究。

关键词:聚乙烯醇,水凝胶,制备,应用中图法分类号:TQ31 高分子凝胶是线性高分子链通过交联形成三维网状结构,再经过大量溶剂溶胀形成的一种胶态物质[1]。

“凝胶”的称谓是由胶体化学创始人Graham 于19世纪后半叶提出的。

最早的凝胶应用可以追溯到中国古代的豆腐制作。

现代的凝胶研究则始于水溶胶领域明胶的研究[2]。

最初的凝胶研究只限于凝胶的溶胀等基本现象,例如对天然橡胶在有机溶剂中溶胀时压力与浓度的关系等等。

20世纪30年代起,科学家开始系统地研究凝胶化(Gelation )过程,主要体现在基础理论的研究和工艺学研究两方面。

Flor y 提出了利用单体聚合制造网络的临界条件,此后,Flor y 又和R ehner 提出了网络结构的溶胀理论。

Eldridge 和Ferr y 则研究了热可逆溶胶的凝胶点和聚合物浓度的关系。

凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro -gel )、醇凝胶(alc ogel )和气凝胶(aerogel )等。

因此,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。

20世纪50年代,日本人曾根康夫[3]最早注意到聚乙烯醇(P V A )水溶液的凝胶化现象。

由于P V A 水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,特别具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高的机械强度)、吸水量高和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。

P V A 水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛。

这里就PV A 水凝胶最新的制备和应用研究进展作一综述。

1　PVA 水凝胶的制备PVA 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。

化工新型材料第３３卷光度计，ＰＨ孓３Ｃ型精密ｐＨ计（上海精密科学有限公司）。

（２）试剂：壳聚糖（ＣＳ）（浙江玉环县化工厂，分子量：１．５×１０５，脱乙酰度：９３％），聚乙烯醇（ＰＶＡ）（佛山市化工实验厂，日本进口分装，Ｍｗ一１．ｏ×１０５），冰乙酸（分析纯），甲醛（３７％，分析纯），盐酸（分析纯），氢氧化钠（分析纯）。

１．２水凝胶的制备及其溶胀性能测试１．２．１水凝胶的制备取５０ｍＬ圆底烧瓶，向其中加入ｏ．５ｇＣＳ、１５ｍＬ二次水和２ｍＬ冰乙酸（３ｍ０１／Ｌ），搅拌均匀后，再加入ｏ．３９ＰＶＡ，搅拌混合均匀，然后抽真空，向其中加入２ｍＬ甲醛（３７％），室温反应２４ｈ；成胶后，取出，切成１ｍｍ３左右的颗粒，用二次水浸泡，每天换１次水，１周后取出；真空干燥，最后置于干燥器中备用。

１．２．２凝胶的溶胀比（ＳＲ）测定预先用１ｍｏｌ／Ｌ的Ｎａ０Ｈ溶液和１Ｈ１０１／Ｌ的Ｈａ溶液调制溶胀介质，再用分析天平准确称取一定量干凝胶（ｒｎｏ），放人配置好的溶胀介质中，并保持恒温，达溶胀平衡后称取湿凝胶质量（ｍ），同时测定溶胀介质ｐＨ值，则该ｐＨ值时凝胶溶胀比ＳＲ—ｍ／ＩＩ】０。

１．２．３刺激响应性测试先将精确称量的凝胶溶胀，再配制好ｐＨ一２和ｐＨ一１０溶胀介质，交替测定凝胶在这两种介质中的溶胀比，溶胀比测定的具体方法同上，同时记录凝胶在两种介质中的溶胀收缩时间。

１．２．４凝胶的药物释放性能测试首先制作标准曲线：精密称取适量的氟哌酸，用二次水溶解并配制其浓度为ｏ．０４∥Ｌ，再成倍稀释该溶液，用紫外一可见光谱仪分别测定其最大吸收波长处（２７１．７ｎｒｌｌ）的吸光度Ａ，以溶液的浓度对吸光度Ａ作图得到标准曲线，标准曲线的线性回归方程为：Ｃ（ｇ／Ｌ）一Ｏ．０１２９Ａ＋Ｏ．Ｏ００６（回归系数ｒ—Ｏ．９９７７）（１）向ｏ．５９ＣＳ中加人１５ｍＬ二次水和２ｍＬ冰乙酸（３ｍ０１／Ｌ），搅拌均匀后，先加入ｏ．０２９氟哌酸，再加入ｏ．３９ＰＶＡ，搅拌混合均匀，然后抽真空，向其中加入２ｍＬ甲醛（３７％），室温反应２４ｈ，成凝胶后取出，放入释放介质中（预先用磷酸二氢钾和氢氧化钠配制ｐＨ一６．８６缓冲溶液作为释放介质），恒温３７。

聚乙烯醇水凝胶强度与醇解度的关系介绍聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol，PVA）水凝胶是一种具有优异性能的高分子材料。

它在水中能迅速吸收大量水分，形成凝胶状，并具有良好的可溶性。

聚乙烯醇水凝胶的强度与醇解度之间存在一定的关系，本文将对这一关系进行探讨。

聚乙烯醇水凝胶的制备聚乙烯醇水凝胶的制备过程如下： 1. 将适量聚乙烯醇固体加入水中，并加热搅拌。

2. 聚乙烯醇在加热的过程中逐渐溶解。

3. 等溶液冷却到室温后，形成聚乙烯醇水凝胶。

聚乙烯醇水凝胶的强度与醇解度的关系强度的定义聚乙烯醇水凝胶的强度是指其抵抗外部力作用下形变或破坏的能力。

强度与醇解度之间存在一定的相关性。

醇解度对水凝胶强度的影响聚乙烯醇水凝胶的醇解度是指其在水中的溶解度，通常以聚乙烯醇的含量表示。

醇解度越高，水凝胶的强度越低；醇解度越低，水凝胶的强度越高。

分子链交联度与醇解度的关系聚乙烯醇水凝胶的强度与其分子链交联度有关。

在制备过程中，聚乙烯醇分子链之间可以通过氢键或化学交联形成交联网络。

分子链交联度越高，醇解度越低，水凝胶的强度越高。

表观粘度与醇解度的关系表观粘度也是评价聚乙烯醇水凝胶强度的重要指标之一。

表观粘度与醇解度呈负相关关系，即醇解度越高，表观粘度越低，水凝胶的强度越低。

交联度与醇解度的关系聚乙烯醇水凝胶的交联度是指交联点的数量和密度。

交联度与醇解度呈正相关关系，即交联度越高，醇解度越低，水凝胶的强度越高。

影响聚乙烯醇水凝胶醇解度的因素聚乙烯醇分子量聚乙烯醇分子量越高，醇解度越低，水凝胶的强度越高。

溶液浓度溶液浓度越高，醇解度越低，水凝胶的强度越高。

温度较低温度下，聚乙烯醇分子链的运动和交联较多，醇解度较低，水凝胶的强度较高。

pH值pH值对聚乙烯醇水凝胶的醇解度和强度有一定的影响。

通常，醇解度和强度会随着pH值的变化而变化。

结论聚乙烯醇水凝胶的强度与醇解度之间存在着一定的关系。

醇解度越低，水凝胶的强度越高。

醇解度受多种因素影响，其中聚乙烯醇分子量、溶液浓度、温度和pH值是影响醇解度的重要因素。

聚乙烯醇（PVA）水凝胶的制备聚乙烯醇（PVA）水凝胶是一种高分子化合物制成的水凝胶，具有可溶性和良好的生物相容性，可以广泛应用于医学、环保、农业和生物工程等领域。

本文将介绍PVA水凝胶的制备方法。

一、材料准备1. PVA粉末：选择适合需要的聚乙烯醇粉末，粉末的分子量与最终制备出的水凝胶的性质密切相关。

2. 离子交换水：烧杯中添加适量的离子交换水，以保证PVA粉末能够充分溶解。

3. 甘油：甘油可用于增加PVA水凝胶的柔韧性，可以根据需要添加适量的甘油。

4. 氢氧化钙：氢氧化钙可用于控制PVA水凝胶的凝胶速度，添加适量的氢氧化钙可以定制出不同凝胶速度的水凝胶。

二、制备方法2. 将烧杯置于加热板上，用磁力搅拌器将PVA溶液搅拌均匀，使其达到透明的状态。

3. 将氢氧化钙称量放入烧杯中，逐滴加入PVA溶液中，并不停搅拌，直至氢氧化钙完全溶解，均匀分布在PVA溶液中，形成PVA凝胶。

4. 添加适量的甘油，也可在加氢氧化钙之前添加，以提高PVA凝胶的柔韧性，同时仍需不停搅拌，确保甘油均匀分布在PVA凝胶中。

5. 将制备好的PVA凝胶倒入模具中，静置3-4小时，至凝胶固化。

6. 将凝胶取出，并加入水或其他液体，使凝胶膨胀、吸水。

三、特点PVA水凝胶的特点主要体现在以下方面。

1. 生物相容性好：PVA是一种无毒、无害、生物相容性良好的高分子材料，可广泛应用于医学领域。

2. 可溶性好：PVA具有优良的可溶性，可与水和其他有机溶剂混合使用。

四、应用PVA水凝胶可广泛应用于医学、环保、农业和生物工程等领域，具体应用如下：1. 医学领域：可用于载药、组织工程、伤口治疗等。

2. 环保领域：可用于固体废物处理、水污染治理和土壤修复等。

3. 农业领域：可用于土壤保水、植物栽培和农残保留等。

4. 生物工程领域：可用于生物反应器、生物传感器和生物分离等。

五、结论。

一、实验目的1. 掌握水凝胶的基本原理和制备方法；2. 熟悉水凝胶的性能及其应用领域；3. 培养实验操作技能，提高动手能力。

二、实验原理水凝胶是一种具有网络结构的水溶性高分子材料，具有良好的生物相容性、生物降解性和机械性能。

本实验以聚乙烯醇（PVA）为原料，通过交联反应制备水凝胶。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：聚乙烯醇、氢氧化钠、硫酸铜、无水乙醇、蒸馏水等；2. 实验仪器：电子天平、搅拌器、烧杯、量筒、滴定管、超声波清洗器、干燥箱等。

四、实验步骤1. 准备PVA溶液：称取一定量的PVA，加入适量蒸馏水，在超声波清洗器中超声溶解，得到PVA溶液；2. 配制交联剂溶液：称取一定量的氢氧化钠和硫酸铜，加入适量蒸馏水，搅拌溶解，得到交联剂溶液；3. 混合PVA溶液和交联剂溶液：将PVA溶液倒入烧杯中，逐滴加入交联剂溶液，边加边搅拌，直至混合均匀；4. 制备水凝胶：将混合溶液倒入模具中，置于干燥箱中，在一定温度下进行交联反应，待水凝胶形成后取出；5. 洗涤与干燥：将水凝胶取出后，用蒸馏水冲洗去除未反应的交联剂，然后用无水乙醇进行洗涤，最后将水凝胶置于干燥箱中干燥。

五、实验结果与分析1. 水凝胶外观：制备的水凝胶呈透明状，具有一定的弹性和韧性；2. 水凝胶性能：通过测试水凝胶的溶胀性能、力学性能等指标，可以评价水凝胶的质量；3. 应用领域：水凝胶在生物医学、药物输送、传感器、环保等领域具有广泛的应用前景。

六、实验讨论1. PVA浓度对水凝胶性能的影响：PVA浓度越高，水凝胶的溶胀性能和力学性能越好，但交联反应速度会降低；2. 交联剂种类和浓度对水凝胶性能的影响：不同的交联剂种类和浓度会影响水凝胶的溶胀性能、力学性能和生物相容性；3. 制备条件对水凝胶性能的影响：制备温度、交联时间等因素会影响水凝胶的性能。

七、实验总结通过本次实验，我们成功制备了水凝胶，掌握了水凝胶的基本原理和制备方法。

实验过程中，我们对水凝胶的性能进行了测试，并对其应用领域进行了探讨。

聚乙烯醇水凝胶的制备方法及设备一、制备方法：1.原料准备：首先准备聚乙烯醇（PVA）粉末和去离子水。

PVA粉末的选择可以根据需要的吸湿性和保湿性能来确定，去离子水要保证纯净。

2.溶液制备：将适量的PVA粉末加入去离子水中，搅拌均匀。

可以根据所需的胶体浓度来调整PVA粉末的用量。

搅拌过程中要确保PVA粉末完全溶解，可以加热溶液来加快溶解速度。

3.凝胶形成：将制备好的PVA溶液倒入待凝胶的容器中，然后将容器放在适当的条件下进行凝胶。

凝胶可以通过自然凝胶或者添加适量的交联剂进行凝胶。

4.凝胶加工：将凝胶取出，可以通过挤出、压制、注射等方法将凝胶加工成所需形状和尺寸。

在加工过程中要注意保持凝胶的湿润状态，可以使用湿润剂来避免凝胶的干燥。

二、设备：1.溶液配置设备：包括搅拌机、加热设备和容器。

搅拌机用于将PVA 粉末和去离子水充分混合，可以选择机械搅拌机或者磁力搅拌机。

加热设备用于加热溶液，可以选择加热板或者恒温水槽。

容器可以选择耐热的玻璃容器或不锈钢容器。

2.凝胶形成设备：包括凝胶容器和凝胶条件。

凝胶容器可以选择密封的模具或者盖子，保证凝胶形成过程的无外界干扰。

凝胶条件包括温度和湿度，可以根据实际需要进行调控。

3.凝胶加工设备：包括挤出机、压制机和注射机。

挤出机可以将凝胶挤出成所需的形状，压制机可以通过加压将凝胶制成薄膜或者片状。

注射机可以用于将凝胶注射到模具中制成特定形状。

以上是聚乙烯醇水凝胶的制备方法及相应的设备介绍。

制备水凝胶需要确保原料的纯净度，搅拌和加热过程要充分溶解，凝胶过程要保证无外界干扰。

设备选择要根据实际需求和生产规模来确定。