聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备及应用

pva复合水凝胶的制备及其性能研究一、简介PVA复合水凝胶是通过将聚乙烯醇（PVA）与其他添加剂的结合而制成的一种水凝胶。

与纯PVA凝胶相比，PVA复合水凝胶具有更好的性能，比如耐热度、强度、可塑性、抗紫外线能力以及抗氧化能力等。

本文主要介绍了PVA复合水凝胶的制备方法以及其性能研究过程。

二、制备方法1）PVA复合水凝胶的主要原料包括聚乙烯醇（PVA）、氢化淀粉、添加剂和水等。

2）将PVA，添加剂和氢化淀粉混合，将混合物置于搅拌机中搅拌，此时应将材料混合均匀。

3）将混合的PVA /添加剂/水/淀粉液注入平坦的模具中，然后用烘干机将其烘干完成。

4）将水凝胶置于室温环境，改变其湿度使之干燥，使其形成完整的水凝胶。

三、性能研究1）热稳定性：热稳定性是PVA复合水凝胶的一种重要性能，它指的是在高温条件下水凝胶的稳定性，其中热稳定性试验是根据标准ASTM D6262-00进行的。

实验结果表明，PVA复合水凝胶具有很高的热稳定性。

2）强度：强度与PVA复合水凝胶的力学性能有关，一般通过抗拉强度，抗弯曲强度和抗压强度来衡量。

通过强度测试，发现PVA复合水凝胶具有较高的抗拉强度和抗弯曲强度。

3）可塑性：可塑性指水凝胶对外界刺激的反应能力，如抗拉可塑性、抗压可塑性和抗缩可塑性等。

可塑性测试结果表明，PVA复合水凝胶具有较高的可塑性。

4）耐紫外线能力：耐紫外线能力在室外长期使用PVA复合水凝胶中至关重要，它是指在极端紫外线辐射条件下PVA复合水凝胶仍能保持其机械性能和形状不变的能力。

耐紫外线能力测试结果显示，PVA复合水凝胶具有很好的紫外线阻抗性。

5）抗氧化能力：抗氧化能力指水凝胶在遭受氧化条件下仍能保持其原有样子的能力。

通过抗氧化能力试验发现，PVA复合水凝胶具有较高的抗氧化能力，耐受恶劣环境也较好。

四、结论通过对PVA复合水凝胶的性能测试，可以看出，PVA复合水凝胶具有较高的热稳定性，强度和可塑性，耐紫外线能力和抗氧化能力也十分出色。

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。

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。

PVA水凝胶的制备及研究综述PVA（聚乙烯醇）水凝胶是一种具有弹性、可溶于水的高分子材料，具有广泛的应用前景，特别是在生物医学领域。

本文将对PVA水凝胶的制备方法和相关研究进行综述。

PVA水凝胶的制备方法多种多样，主要包括物理交联法、化学交联法和生物交联法。

其中，物理交联法是通过改变PVA溶液中的温度、pH值或添加剂来实现凝胶化。

这种方法简单易行，但凝胶的力学性能较差，不耐水。

化学交联法是通过添加交联剂或引发剂，使PVA分子间发生交联反应，形成三维网络结构。

这种方法可以调节凝胶的交联程度，从而改变其力学性能和水溶性。

生物交联法是利用酶或菌体等生物体内的酶促反应来进行交联，具有良好的生物相容性和可降解性。

PVA水凝胶的研究涵盖了多个方面，其中包括力学性能、形态结构、生物相容性和药物释放等。

力学性能是评价水凝胶质量的重要指标，与交联程度和结构有关。

研究发现，PVA水凝胶的力学性能可以通过调节交联剂浓度、交联时间和交联温度等条件来改善。

形态结构研究表明，PVA水凝胶具有均匀的孔隙结构和互穿网络，有利于负载药物和细胞的扩散和生长。

生物相容性是评价材料在生物体内应用的重要指标，PVA水凝胶具有低毒性和良好的生物相容性，已被广泛用于组织工程和药物传递领域。

药物释放研究表明，PVA水凝胶可以控制药物的释放速率和时间，可用于缓释药物和局部治疗。

除了上述方面的研究，PVA水凝胶还可以与其他材料进行复合，以改善其性能。

例如，将纳米材料引入PVA水凝胶中，可以提高其力学性能和生物相容性。

同时，还可以通过改变PVA水凝胶的交联方式和结构，来实现对凝胶性质的调控。

综上所述，PVA水凝胶是一种具有广泛应用前景的材料，制备方法多样，研究内容涵盖了力学性能、形态结构、生物相容性和药物释放等方面。

未来的研究可以从更多角度探索PVA水凝胶的性能和应用，进一步发展其在生物医学领域的应用潜力。