高强度水凝胶的制备及其性能研究

《聚苯胺基导电水凝胶的制备和性能研究及其在柔性传感器的应用》一、引言随着科技的发展，柔性电子器件在众多领域中得到了广泛的应用。

其中，柔性传感器因其独特的性能和广泛的应用前景，受到了广泛的关注。

聚苯胺基导电水凝胶作为一种新型的柔性材料，具有优异的导电性、柔韧性和生物相容性，是制备柔性传感器的重要材料之一。

本文将重点探讨聚苯胺基导电水凝胶的制备方法、性能研究及其在柔性传感器中的应用。

二、聚苯胺基导电水凝胶的制备聚苯胺基导电水凝胶的制备主要包括原料准备、化学反应和凝胶化过程。

首先，需要准备聚苯胺单体、交联剂、溶剂等原料。

然后，通过化学聚合反应将聚苯胺单体进行聚合，形成聚苯胺链。

接着，通过加入交联剂和溶剂，使聚苯胺链发生交联和凝胶化，最终形成聚苯胺基导电水凝胶。

三、聚苯胺基导电水凝胶的性能研究聚苯胺基导电水凝胶具有优异的导电性、柔韧性和生物相容性。

首先，其导电性能主要源于聚苯胺链中的π电子共轭结构，使得其具有较高的电导率。

其次，其柔韧性主要归因于水凝胶的三维网络结构，使其能够在受到外力时发生形变而不破裂。

此外，其生物相容性使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。

通过对聚苯胺基导电水凝胶的电学性能、力学性能和生物相容性等方面进行深入研究，可以为其在柔性传感器中的应用提供重要的理论依据。

四、聚苯胺基导电水凝胶在柔性传感器中的应用聚苯胺基导电水凝胶在柔性传感器中的应用主要表现在其可以作为传感器的敏感元件。

由于聚苯胺基导电水凝胶具有优异的导电性和柔韧性，可以将其制备成薄膜、纤维等形态，用于构建柔性传感器。

在传感器中，聚苯胺基导电水凝胶可以感知外界的形变、压力、温度等物理量，并将这些物理量转化为电信号，从而实现对外界环境的感知和响应。

此外，聚苯胺基导电水凝胶的生物相容性也使其在生物医学传感器、人工皮肤等领域具有广泛的应用前景。

五、结论聚苯胺基导电水凝胶作为一种新型的柔性材料，具有优异的导电性、柔韧性和生物相容性，为柔性传感器的制备提供了新的选择。

木质素复合水凝胶性能及应用的研究进展一、本文概述木质素复合水凝胶作为一种新型的生物材料，近年来在科研领域引起了广泛关注。

其独特的结构和性能，使其在生物医药、农业、环保等多个领域具有广阔的应用前景。

本文旨在综述木质素复合水凝胶的性能及其在各领域的应用研究进展，以期为推动该材料的进一步发展提供参考。

本文将首先介绍木质素复合水凝胶的基本概念和制备方法，阐述其独特的结构和性能特点。

随后，将重点综述木质素复合水凝胶在生物医药、农业、环保等领域的应用研究进展，包括药物载体、组织工程、农业保水、重金属离子吸附等方面的应用。

还将对木质素复合水凝胶的改性方法和性能优化进行探讨，以期提高其在实际应用中的性能表现。

本文将总结木质素复合水凝胶的性能特点和应用前景，展望其未来的发展方向和潜在应用价值。

通过本文的综述，希望能够为木质素复合水凝胶的研究和应用提供有益的参考和指导。

二、木质素复合水凝胶的制备木质素复合水凝胶的制备是其在各种应用中使用的前提。

木质素因其独特的化学和物理性质，如良好的生物相容性、可再生性、环境友好性以及在多种溶剂中的溶解性等，成为了制备复合水凝胶的理想选择。

复合水凝胶的制备过程涉及多个步骤，包括原料的选取、预处理、混合、交联反应以及后续的成型和干燥等。

原料的选取是关键。

木质素来源广泛，可以从不同的植物或工业废弃物中提取，如木材、农作物废弃物等。

这些原料经过破碎、研磨和提取等预处理后，得到纯度较高的木质素。

将木质素与其他高分子材料或纳米材料进行混合。

这些材料可以是天然高分子，如壳聚糖、海藻酸钠等，也可以是合成高分子，如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等。

混合过程可以通过溶液共混、熔融共混等方法进行。

接下来，通过交联反应使木质素与其他高分子之间形成化学键合。

这可以通过引入交联剂，如甲醛、戊二醛等，或者使用光引发、热引发等方法进行。

交联反应可以使木质素复合水凝胶具有更好的稳定性、机械性能和吸水性能。

通过成型和干燥等步骤得到最终的木质素复合水凝胶。

纳米羟基磷灰石的粘附性骨修复水凝胶的制备及其性能研究
纳米羟基磷灰石（n-HA）是一种新型生物活性陶瓷材料，在医学领域应用广泛。

因其生物相容性好、能够与骨组织相互作用，所以在骨修复领域有着重要的应用价值。

而粘附性骨修复水凝胶是一种新型的骨修复材料，具有较好的黏附性和生物相容性。

本文旨在探讨纳米羟基磷灰石的粘附性骨修复水凝胶的制备及其性能研究。

一、材料与方法
1、准备粘附性水凝胶：
制备粘附性骨修复水凝胶所需的原材料包括明胶、甘露醇和聚丙烯酰胺等。

2、制备纳米羟基磷灰石：
制备纳米羟基磷灰石所需的原材料包括磷酸钙、明胶、聚乙二醇等。

3、制备粘附性骨修复水凝胶中添加纳米羟基磷灰石：
将制备好的纳米羟基磷灰石与粘附性水凝胶混合均匀。

二、性能研究
1、形态结构研究
通过扫描电镜观察纳米羟基磷灰石的形态结构，得出其颗粒大小分布均匀，并且粒径分布在50-100纳米之间，呈现出球形或椭圆形的形态。

2、表面性质研究
使用纳米粒子表面电位仪观察纳米羟基磷灰石的表面电位，并发现其表面电位越来越负，表明其表面存在负电荷，这对其在骨修复中的黏附性有着重要的作用。

3、黏附性能研究
通过黏附性实验发现，添加纳米羟基磷灰石的粘附性骨修复水凝胶在黏附性方面得到了显著提高。

4、细胞活性研究
将制备好的粘附性骨修复水凝胶与纳米羟基磷灰石去除细胞毒性后培养细胞，结果发现该复合水凝胶材料对细胞的存活率和增殖率都有一定的促进作用。

三、结论
通过上述实验，可以得出结论：添加纳米羟基磷灰石的粘附性骨修复水凝胶在黏附性和细胞活性方面都得到了显著提高，这样的材料具有在骨修复领域应用的良好前景。

稀土杂化水凝胶的制备及其性能研究的开题报告1. 研究背景与意义稀土杂化水凝胶是一种新型水凝胶材料，具有优良的吸附性能、储氢性能和荧光性能，因此在环境净化、能源储存和生物医药等领域有着广泛的应用前景。

近年来，由于稀土离子的优异性质和高加工性，稀土杂化水凝胶受到了越来越多的研究重视。

2. 研究目的本文的研究目的是制备稀土杂化水凝胶，并对其吸附、储氢和荧光性能进行测试，探究其在环境净化、能源储存和生物医药领域中的应用潜力。

3. 研究内容(1) 稀土杂化水凝胶的制备：采用溶胶-凝胶法制备稀土杂化水凝胶。

(2) 吸附性能：对稀土杂化水凝胶的吸附性能进行研究，包括重金属离子、有机染料和光催化降解等。

(3) 储氢性能研究：通过氢储存实验测试稀土杂化水凝胶的储氢性能。

(4) 荧光性能研究：分析稀土杂化水凝胶的荧光性能，并研究其在生物医药领域中的应用前景。

4. 研究方法(1) 制备稀土杂化水凝胶：采用溶胶-凝胶法，控制反应条件，制备出稀土杂化水凝胶。

(2) 吸附性能测试：采用UV-Vis光谱法测试有机染料的吸附性能；采用ICP-MS测试重金属离子的吸附性能；采用光催化降解实验测试稀土杂化水凝胶的降解性能。

(3) 储氢性能测试：采用体积法测试稀土杂化水凝胶的储氢性能。

(4) 荧光性能测试：采用紫外光谱仪和荧光光谱仪测试稀土杂化水凝胶的荧光性能。

5. 研究预期结果(1) 成功制备出稀土杂化水凝胶。

(2) 探究出稀土杂化水凝胶对重金属离子、有机染料和光催化降解等的吸附性能。

(3) 稀土杂化水凝胶的储氢性能将在理论和实验层面上得到研究。

(4) 对稀土杂化水凝胶的荧光性质进行分析，并探索其在生物医药领域中的应用前景。

6. 研究意义(1) 稀土杂化水凝胶是一种新型功能材料，其制备和性能研究对于发展新型水凝胶材料和环境、能源等领域有着重要意义。

(2) 稀土杂化水凝胶是一种高附载和高选择性的吸附材料，对于重金属离子和有机染料的去除有着广泛的应用前景。

天然高分子材料水凝胶的制备及其应用进展发布时间：2022-11-15T01:47:50.947Z 来源：《城镇建设》2022年第13期第6月作者：曾靖[导读] 近年水凝胶材料，由于其强亲水性和高保水能力，曾靖身份证号：36242619880624****摘要：近年水凝胶材料，由于其强亲水性和高保水能力，在农业领域得到了高度关注，而水凝胶材料中天然高分子水凝胶是最经济环保的一种，其由动植物及微生物产出然后进行提纯和发酵等简单步骤制得，且其还具有良好的降解性可以避免在土壤中长期残留，所以十分合适作为农用缓释剂载体。

智能响应水凝胶是在高分子水凝胶中加入智能响应基团或材料，使水凝胶在受到外部刺激后调控其物理结构和理化性质，从而达到智能响应的目的。

智能响应水凝胶不仅在农业上被用作农药缓释剂，还被用于肥料载体和土壤调节剂，由此可见，智能响应天然高分子水凝胶在农业领域拥有广阔的应用前景。

关键词：天然高分子材料；水凝胶制备；应用进展；引言从结构属性来看，水凝胶是一种三维网状聚合物材料，在水分的影响下，该材料能够溶胀处理大量的生物液体，保护聚合物链交联内的网状结构，为水凝胶处理的物体提供一个弹力作用。

水凝胶内的聚合物侧链骨架上连接了多种亲水基团，能够维持水凝胶的保水性能。

随着制备工艺不断发展，研制得到了可降解类型的水凝胶，并将其运用到了伤口辅料当中。

在处理伤口愈合过程中，水凝胶可吸附创面渗出物，帮助伤口上皮结构加速愈合，同时降低伤口的表面温度，控制伤口产生的收缩过程，并保持创面处于湿润的环境，加速创口表皮的胶原合成。

制备医学护理用可降解水凝胶伤口敷料成为了主要技术研究问题。

一、温度响应天然高分子水凝胶在现有的外界刺激源中，温度刺激源是相对来说较易把控的、安全性能良好的一种刺激源，因此在农药可控释放上有良好的应用前景。

温敏性天然高分子水凝胶在所受到温度调控后可以发生体积相转变，这时的温度称为体积相转变温度(VPTT)，还有一种温敏水凝胶是在受到温度调控后发生可逆相转变，当聚合物溶液在特定温度之上或之下进行亲水－疏水性性质转时，使热敏性聚合物发生相分离的这个温度就是最高临界溶液温度(UCST)或最低临界溶液温度(LCST)。

MOFs-水凝胶复合材料的制备及其应用研究MOFs/水凝胶复合材料的制备及其应用研究摘要：金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）以其高比表面积和可调控的孔径结构在能源、环境和催化等领域展示出巨大的应用潜力。

然而，MOFs的应用受到其在湿润环境中稳定性的限制。

为了克服这一问题，近年来研究人员开始利用水凝胶与MOFs进行复合，以提高MOFs在潮湿环境中的稳定性，并且探索了这种复合材料在气体吸附、分离和催化等方面的应用。

本文将从制备方法和表征手段、MOFs/水凝胶复合材料的性能及其应用的角度，对该领域的研究进展进行综述。

1. 导言金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一类由金属离子与有机配体通过配位键连接形成的晶态材料，其具有的高比表面积、可调控的孔径结构和丰富的官能团赋予了其在气体吸附、分离和催化等领域的广泛应用。

然而，由于MOFs在湿润环境中的不稳定性，限制了其在许多领域的应用。

为了解决这一问题，研究人员开始将MOFs与水凝胶进行复合，以提高其稳定性并发掘其更广泛的应用。

2. MOFs/水凝胶复合材料的制备方法MOFs/水凝胶复合材料的制备方法主要包括溶剂热法、水热法、共沉淀法、原位合成法等。

溶剂热法是最常用的制备方法之一，通过在高温和高压条件下将MOFs与水凝胶混合溶解，并在适当的条件下晶化得到复合材料。

水热法是另一种常用的制备方法，通过水热合成MOFs，并将其与水凝胶混合得到复合材料。

共沉淀法和原位合成法也可以用于制备MOFs/水凝胶复合材料，具体方法根据不同的MOFs和水凝胶进行选择。

3. MOFs/水凝胶复合材料的表征手段MOFs/水凝胶复合材料的表征手段主要包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积测试（BET）等。

XRD可以用于确定复合材料的晶体结构和晶胞参数，从而评估复合材料的形貌和结晶性能。

混凝土中水凝胶的应用研究一、背景介绍混凝土是建筑工程中广泛使用的材料，但是传统的混凝土材料存在着一些问题，比如强度低、耐久性差、易开裂等。

为了解决这些问题，研究人员开始探索添加不同类型的添加剂来改善混凝土的性能，其中水凝胶就是其中的一种。

水凝胶是一种高分子材料，它可以在水中形成凝胶状态，并且具有吸水膨胀性和保水性，在混凝土中应用可以改善混凝土的强度、耐久性和抗裂性能等。

二、水凝胶在混凝土中的应用1. 提高混凝土的强度水凝胶可以吸收混凝土中的一部分水分，形成凝胶状态，这样可以填充混凝土中的孔隙，提高混凝土的密实度和强度。

同时，水凝胶还可以提供更多的胶凝材料，增强混凝土的粘结力，从而提高混凝土的强度。

2. 改善混凝土的耐久性混凝土在长期使用过程中会受到各种环境因素的影响，比如气候变化、化学腐蚀、紫外线辐射等，这些因素会导致混凝土的老化和破坏。

水凝胶可以吸收混凝土中的一部分水分，形成凝胶状态，从而减少混凝土中的孔隙，防止水分和有害物质的渗透，从而改善混凝土的耐久性。

3. 提高混凝土的抗裂性能混凝土在制作和使用过程中容易出现开裂现象，这会影响混凝土的强度和美观度。

水凝胶可以吸收混凝土中的一部分水分，形成凝胶状态，从而减少混凝土中的孔隙，提高混凝土的密实度和强度，从而提高混凝土的抗裂性能。

三、水凝胶在混凝土中的具体应用1. 水泥混凝土中的应用将水凝胶与水泥、骨料等原材料一起混合，制作成水泥混凝土，可以提高混凝土的强度和耐久性。

具体操作步骤如下：（1）将水凝胶与水混合，搅拌均匀，形成水凝胶溶液。

（2）将水泥、骨料等原材料和水凝胶溶液一起搅拌均匀，形成水泥混凝土。

2. 自密实混凝土中的应用自密实混凝土是一种具有自密实性能的混凝土，它可以自动填充混凝土中的孔隙，从而减少混凝土中的孔隙率，提高混凝土的密实度和强度。

水凝胶是一种重要的添加剂，可以提高自密实混凝土的密实度和强度。

具体操作步骤如下：（1）将水凝胶与水混合，搅拌均匀，形成水凝胶溶液。

6.05 MPa and the compressive modulus is 0.64-19.8 MPa, which satisfies the strength requirement of artificial cartilage replacement materials.The PVA porous hydrogel as prepared in this work has good biocompatibility, excellent mechanical properties and suitable pore size for the proliferation of cells. The future work is required to confirm that the PVA porous hydrogel could be well combined with surrounding tissue in order for them to be applied in the field of artificial articular cartilage replacement.Key Words：Articular cartilage; Mechanical strength; Polyvinyl alcohol; Agarose; Porous structure聚乙烯醇多孔水凝胶的制备和性能研究目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题的研究背景及意义 (1)1.2 关节软骨的力学性能 (2)1.3 人工关节软骨替代材料 (3)1.4 聚乙烯醇水凝胶 (3)1.4.1 聚乙烯醇水凝胶的增强改性 (3)1.4.2 聚乙烯醇水凝胶同软骨组织的结合性 (4)1.5 主要研究内容 (4)2 聚乙烯醇水凝胶和琼脂糖水凝胶的制备方法和性能表征 (6)2.1 聚乙烯醇水凝胶的制备方法和性能表征 (6)2.1.1 实验材料和仪器 (6)2.1.2 聚乙烯醇水凝胶的制备 (6)2.1.3 结构表征和性能测试 (6)2.1.4 实验结果分析 (7)2.2 琼脂糖水凝胶的制备方法和力学性能测试 (14)2.2.1 实验材料和仪器 (14)2.2.2 琼脂糖水凝胶的制备 (14)2.2.3 琼脂糖水凝胶的力学性能测试 (15)2.3 本章小结 (20)3 聚乙烯醇/琼脂糖水凝胶的制备方法和性能表征 (22)3.1 实验材料和方法 (22)3.1.1 实验材料和仪器 (22)3.1.2 聚乙烯醇/琼脂糖水凝胶的制备 (22)3.1.3 结构表征和性能测试 (22)3.2 实验结果分析 (23)3.2.1 冷冻解冻法制备聚乙烯醇/琼脂糖水凝胶制备条件的研究 (23)3.2.2 X射线衍射分析 (29)3.2.3 红外光谱分析 (29)3.2.4 显微形貌分析 (30)3.3 琼脂糖添加量对聚乙烯醇/琼脂糖水凝胶力学性能的影响 (31)3.3.1 拉伸性能 (31)3.3.2 压缩性能 (32)3.4 本章小结 (34)4 聚乙烯醇/琼脂糖水凝胶的成孔机理 (36)4.1 冷冻过程中琼脂糖对聚乙烯醇水凝胶孔洞形成的影响 (36)4.1.1 低温X射线衍射实验 (36)4.1.2 差示扫描量热实验 (38)4.2 琼脂糖含量对聚乙烯醇/琼脂糖水凝胶孔结构的影响 (44)4.2.1 实验材料和表征方法 (44)4.2.2 显微形貌分析 (44)4.2.3 含水率分析 (45)4.2.4 孔隙率分析 (46)4.3 脱除琼脂糖对聚乙烯醇水凝胶性能的影响 (46)4.3.1 实验材料和方法 (46)4.3.2 实验结果分析 (47)4.4 本章小结 (51)结论 (53)参考文献 (55)攻读硕士学位期间发表学术论文情况 (59)致谢 (60) (61)1 绪论1.1 课题的研究背景及意义关节软骨是一层覆盖在关节面上的致密结缔组织，在人的运动中有着重要作用，关节软骨的主要生理功能有：均匀传递载荷，扩大关节负重面，减少接触应力，缓冲震荡；为关节活动提供低摩擦、低磨损的光滑界面。

碳纳米管水凝胶一、简介碳纳米管水凝胶是一种新型的高分子材料，由于其优异的性能，在医学、电子、环保等领域都有广泛应用。

二、制备方法1.单一碳纳米管水凝胶的制备方法（1）氧化法：将碳纳米管与硝酸等强氧化剂混合，使其发生化学反应，形成碳纳米管氧化物。

然后通过还原剂将其还原为碳纳米管水凝胶。

（2）热处理法：将碳纳米管放入高温炉中进行热处理，使其自聚合形成水凝胶。

（3）溶剂交换法：将碳纳米管放入有机溶剂中与溶液中的聚合物相互作用，形成水凝胶。

2.复合型碳纳米管水凝胶的制备方法（1）生物法：利用微生物或植物细胞表面产生的多糖等天然高分子与碳纳米管复合形成水凝胶。

（2）化学共沉淀法：将金属离子、阳离子表面活性剂等与碳纳米管混合后共沉淀，形成复合型碳纳米管水凝胶。

三、性能特点1.优异的力学性能：碳纳米管水凝胶具有高强度、高韧性和高弹性模量等优异的力学性能。

2.良好的吸附性能：由于其大比表面积和孔隙结构，碳纳米管水凝胶具有良好的吸附性能，可以用于处理废水、废气等环保领域。

3.生物相容性好：碳纳米管水凝胶对生物组织无毒无害，具有良好的生物相容性，可以用于医学领域。

4.导电性好：碳纳米管本身就是一种导电材料，将其制成水凝胶后仍保持着较好的导电性能，可以用于电子领域。

四、应用领域1.环保领域：碳纳米管水凝胶可以用于处理废水、废气等污染物，在环保领域具有广泛应用前景。

2.医学领域：碳纳米管水凝胶对生物组织无毒无害，可以制成人工血管、人工骨骼等医疗器械。

3.电子领域：碳纳米管水凝胶具有良好的导电性能，可以制成柔性电子材料、传感器等电子产品。

五、发展前景随着碳纳米管水凝胶制备技术的不断提高和应用领域的不断扩展，碳纳米管水凝胶在环保、医学、电子等领域的应用前景将越来越广阔。

同时，碳纳米管水凝胶的研究也将进一步推动碳纳米管材料在材料科学领域的发展。

高强度聚乙烯醇水凝胶微球的制备高素照;陈际达;亓倩倩;舒荣德;邱智萍;任竞争【摘要】以三氯甲烷/丙酮为凝固液,用高压静电技术制备了高强度、物理交联的聚乙烯醇(PVA)水凝胶微球.研究了凝固液组成、PVA溶液浓度、温度和湿度、电场强度、进样速度及微球冷冻次数等对PVA微球的形貌、粒径和强度的影响.结果表明,采用常压水蒸气控制PVA溶液温度与湿度的高压静电技术,可克服高浓度PVA 溶液在强电场下出现微丝现象,形成的水凝胶微球具有强度高、粒径在一定范围内可控的特点.%Physical cross-linked poly vinyl alcohol (PV A) hydrogel microspheres with high strength were prepared by a modified high-voltage electrostatic technique. The hydrogel microspheres were solidified and suspended in coagulation liquid composed of chloroform and acetone, then the microspheres in coagulation liquid were frozen and thawed to get PVA cross-linked. The influence factors of PVA microspheres' diameter and morphology, such as, coagulation liquid, PVA solution concentration and flow rate, temperature and humidity and electrostatic field strength of high-voltage electrostatic system, the number of froze and thaw cycle of PVA were investigated. The results showed that high-voltage electrostatic system modified with atmospheric steam to control temperature and humidity of PVA microsphere formation area was an effective method to overcome mi-crofilament formation while PVA solution was in higher concentration, the optimized condition for prepare PVA hydrogel microspheres with high strength and controlled diameter was coagulation liquid of chloroform/acetone (2:1, volume ratio) , frozen at -20 ℃ andthawed at room temperature for five cycles, PVA solution concentration of 12% in weight, flow rate of 2 mL/h, electrostatic field strength of 12-15 kV, electrode distance of 3 cm, and the PVA hydrogel microsphere has a widely potential use in the field of tissue engineering.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2011(032)010【总页数】4页(P2437-2440)【关键词】高压静电法;物理交联;聚乙烯醇水凝胶微球;组织工程【作者】高素照;陈际达;亓倩倩;舒荣德;邱智萍;任竞争【作者单位】重庆大学化学化工学院,重庆400030;重庆大学化学化工学院,重庆400030;重庆大学化学化工学院,重庆400030;重庆大学化学化工学院,重庆400030;重庆大学化学化工学院,重庆400030;重庆大学化学化工学院,重庆400030【正文语种】中文【中图分类】O631聚乙烯醇(PVA)微球具有无毒和生物相容性良好的特点，广泛用于控制药物释放速度、延长作用时效、对特定组织和器官靶向释放等方面［1，2］.但尚未见到PVA 微球应用于多孔三维细胞支架制备方面的报道，这可能与PVA微球强度低，不能满足三维细胞支架制备对微球力学性能的要求，或PVA微球的交联剂有毒害作用有关.另一方面，溶液浇铸/粒子沥滤技术是制备三维细胞支架常用的方法，其中，致孔剂的种类和性质对三维细胞支架的性质有显著影响.例如，用氯化钠致孔剂制备出的三维细胞支架孔隙粗糙，连通通道不规则［3］;而明胶微球制备出的三维细胞支架生物相容性好有利于细胞黏附生长，但孔间连通性不高［4，5］.为了获得生物相容性良好且孔隙率和连通性好的三维多孔细胞支架，解决现有致孔剂的局限［6］，探索高强度PVA水凝胶微球致孔剂的制备技术非常必要.赵大庆等［7］应用乳化聚合技术，以醛或硼砂为交联剂，获得PVA微球，但该技术只能使用低浓度的PVA溶液，致使PVA微球的力学性能不足.高压静电法是一种简便的微球制备技术，具有诸多优点［8～10］.例如，通过改变实验条件即可控制微球的粒径，且粒径分布均一，实验重复性及可控性好.因此，我们选择高压静电技术作为高强度PVA微球的制备方法，研究实验条件对PVA水凝胶微球性能的影响，为组织工程用三维多孔细胞支架的制备提供理想的致孔剂.1.1 试剂与仪器聚乙烯醇(PVA，平均聚合度1799±50，重庆北碚化学试剂厂)，三氯甲烷(分析纯，重庆川东化工有限公司)，丙酮(分析纯，重庆西南化学试剂有限公司).DLSB-10L/20低温冷却液体循环泵(巩义市予华仪器有限责任公司)，HB-F303-1AC直流高压电源(恒搏高压电源厂)，MP23C-BF微波炉(佛山市顺德区美的微波电器制造有限公司)，AL204电子天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司)，IX70光学显微镜(Olympus公司).1.2 PVA微球的制备PVA微球制备装置见图1.注射器中的PVA溶液在压力作用下从针尖流出，针头和金属环之间的电场力促使PVA液滴迅速脱离针尖，陆续滴入低温凝固液中凝结成微球，反复冷冻/解冻使PVA之间发生物理交联，即可形成PVA微球.通过改变高压静电场电压(U)、电极间距离(D)、进样速度(v)可控制微球粒径;改变PVA溶液浓度(%，质量分数)和冷冻次数(n)可改变PVA微球的力学强度.用溶液浇铸/粒子沥滤技术制备三维多孔细胞支架材料时，需要将致孔剂从支架材料/致孔剂复合体中完全去除，利用致孔剂与支架材料溶解性差异是常用去除致孔剂的方法.实验将粒径为(600± 10)μm的PVA微球置于蒸馏水中，然后在微波炉中微波中火(55%微波)处理60 s，观察溶解情况.用光学显微镜记录和观测微球的形貌，使用标尺软件随机测定用光学显微镜记录的100个微球的粒径，用统计学原理计算平均粒径与标准偏差.材料的力学性能采用图2所示的测试装置，以PVA微球的形变率来评价其力学强度.将粒径一致的微球均匀摆放在2片载玻片中间的固定位置，使用砝码对PVA微球加载.微球的形变量用光学显微镜的细准焦螺旋来测定.PVA微球的形变率由k=l/d计算(其中k为形变率，l为微球粒径形变量，d为微球粒径).2.1 电场区间气氛的影响固定PVA溶液质量分数为12.0%，分别考察在电场区间加载和不加载水蒸气条件下，PVA微球的形成过程.结果表明，在无水蒸气条件下，PVA溶液在电场中不能形成微球，而是形成高分子纤维聚集在金属环边缘，进而形成微丝(如图3所示).在有水蒸气条件下，PVA溶液形成均匀的小液滴.在无水蒸气条件下，高浓度PVA溶液极易在空气中表面失水成膜，导致流动性降低，不利于形成PVA液滴.当在电场区间加载水蒸气时，高温水蒸气能够对PVA溶液进行保温和保湿，保障高浓度PVA溶液的流动性.2.2 凝固液的组成对微球形貌的影响为了使由高压静电场形成的PVA液滴能形成互不粘连的分散微球，考察了凝固液组成对微球的影响.实验发现，采用－20℃的CHCl3/CH3COCH3混合溶液对PVA液滴进行凝固，能够快速使小液滴凝结成微球颗粒，亲水性的CH3COCH3溶剂可以使微球表面迅速脱水形成膜，从而避免微球颗粒之间的粘连，有利于形成分散的PVA微球.当CHCl3/CH3COCH3体积比为2∶1时，形成的PVA微球表面光滑，成球性最好(图4，制备条件:V=15 kV，D=3 cm;PVA的质量分数为12%，V=2 mL/h).2.3 影响微球粒径的因素研究了电压、电极间距、PVA溶液流速和浓度等因素对PVA微球粒径的影响.由图5(A)可见，当电压小于13 kV时，微球粒径随着电压的增大而减小，电压对微球粒径的影响十分显著;当电压大于13 kV时，电压对PVA微球粒径的影响不显著;当电压大于15 kV时，会有微丝现象产生，并且随着电压的增大产生微丝现象越严重.当电压达到18 kV以上时，基本不能形成PVA微球.电极间距离是指针尖到金属环平面的距离.由图5(B)可见，当电极间距离为1～3 cm时，PVA微球的粒径变化没有明显的规律，可能是PVA容易拉丝造成的;当电极间距离大于3 cm时，微球粒径随距离的增大而增大，这主要是由于随着电极间距离的增大使电场力减小所致.PVA溶液的流速随注射器的压力增大而增加.在其它条件不变的前提下，PVA微球粒径随着流速的增大而增大，这是由于注射器压强增加，PVA溶液流速加快，随之加快PVA液滴在针头的聚集速度，从而使液滴增大.当PVA溶液质量分数大于12%时，PVA溶液浓度对粒径没有显著的影响. 2.4 微球的力学性能和溶解性PVA微球的力学性能是决定其可否作为致孔剂的主要因素之一，而PVA凝胶的浓度和分子间的交联程度是影响其力学性能的主要因素.考察了PVA溶液浓度和冷冻次数对微球力学性能的影响.由图6(A)可见，在相同加载的条件下，高浓度PVA微球的形变率最小，可能是PVA溶液浓度越大，含水率越小，且浓度越大，高分子链间缠结网孔越小，这会使微球经过循环冷冻后溶剂化数减小，从而使微球的力学性能更好.这与文献［11］的研究结果相似，即随着聚乙烯醇质量分数的增加，机械强度增大.由图6(B)可见，在相同加载的条件下，冷冻次数越多，微球的形变率越小，这说明随着冷冻次数的增加，PVA微球的力学性能愈加优良，冷冻达到5次时微球力学性能基本稳定.该结果与文献［12］结果相似，即随着PVA冷冻次数的增加，分子间缠结程度增加，从而提高其力学性能.实验表明，PVA微球经微波处理可以完全溶解于蒸馏水中.说明发生物理交联的PVA微球经微波处理可再次溶解于水中.因此用该方法制备的PVA微球作为支架材料的造孔剂，成型后除去微球简便，并且基本无残留，使支架材料更安全.［1］Sullad A.G.，Manjeshwar L.S.，Aminabhavi T.M..Journal of Applied Polymer Science［J］，2010，116(2):1226—1235［2］WEI Shu-Li(魏树礼)，LIU Xiu-Ying(刘秀英)，YU Hai-Xia(于海霞)，LIU Shao-Xing(刘绍兴)，ZOU Ying-Hua(邹英华).Journal of Beijing Medical University(北京医科大学学报)［J］，1990，22(2):133—135［3］Murphy W.L.，Dennis R.G.，Kileny J.L.，Mooney D.J..Tissue Engineering［J］，2002，8(1):43—52［4］Thomason R.C.，Yaszemski M.J.，Powers J.M.，NikosA.G..J.Biomater.Sci.Polm.Ed.［J］，1995，7(1):23—28［5］ZHOU Qing-Liang(周庆亮)，GONG Yi-Hong(龚逸鸿)，GAO Chang-You(高长有).Chinese Journal of Materials Research(材料研究学报)［J］，2006，20(1):43—48［6］CHEN Ji-Da(陈际达)，CUI Lei(崔磊)，LIU Wei(刘伟)，CAO Yi-Lin(曹谊林).China Biotechnology(中国生物工程杂志)［J］，2003，23(4):32—35 ［7］ZHAO Da-Qing(赵大庆)，TAN Jin-Quan(谭金权).Chinese Journal of New Drugs(中国新药杂志)［J］，2005，14(2):181—184［8］Kuo S.M.，Niu G.C.C.，Chang S.J.，Kuo C.H.，Bair M.S..Journal of Applied Polymer Science［J］，2004，(94):2150—2157［9］Goosen M.F.A.，Al-Ghafri A.S.，Mardi O.E.，Al-Belushi M.I.J.，Al-Hajri H.A.，Mahmoud E.S.E.，Consolacion E.C..Biotechnol.Prog.［J］，1997，13:497—502［10］Lin L.C.，Chang S.J.，Kuo S.M.，Chen S.F.，Kuo C.H..Journal of Materials Science:Materials in Medicine［J］，2005，(16): 567—574 ［11］WANG Man-Yan(王满燕)，YU Yao-Ting(俞耀庭)，ChangT.M.S..Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)［J］，2005，26(5):865—869［12］LI Wen-Bo(李文波)，XUE Feng(薛锋)，CHENG Rong-Shi(程镕时).Acta Polymerica Sinica(高分子学报)［J］，2008，(12): 1198—1203【相关文献】［1］Sullad A.G.，Manjeshwar L.S.，Aminabhavi T.M..Journal of Applied Polymer Science ［J］，2010，116(2):1226—1235［2］WEI Shu-Li(魏树礼)，LIU Xiu-Ying(刘秀英)，YU Hai-Xia(于海霞)，LIU Shao-Xing(刘绍兴)，ZOU Ying-Hua(邹英华).Journal of Beijing Medical University(北京医科大学学报)［J］，1990，22(2):133—135［3］Murphy W.L.，Dennis R.G.，Kileny J.L.，Mooney D.J..Tissue Engineering［J］，2002，8(1):43—52［4］Thomason R.C.，Yaszemski M.J.，Powers J.M.，Nikos A.G..J.Biomater.Sci.Polm.Ed.［J］，1995，7(1):23—28［5］ZHOU Qing-Liang(周庆亮)，GONG Yi-Hong(龚逸鸿)，GAO Chang-You(高长有).Chinese Journal of Materials Research(材料研究学报)［J］，2006，20(1):43—48［6］CHEN Ji-Da(陈际达)，CUI Lei(崔磊)，LIU Wei(刘伟)，CAO Yi-Lin(曹谊林).China Biotechnology(中国生物工程杂志)［J］，2003，23(4):32—35［7］ZHAO Da-Qing(赵大庆)，TAN Jin-Quan(谭金权).Chinese Journal of New Drugs(中国新药杂志)［J］，2005，14(2):181—184［8］Kuo S.M.，Niu G.C.C.，Chang S.J.，Kuo C.H.，Bair M.S..Journal of Applied Polymer Science［J］，2004，(94):2150—2157［9］Goosen M.F.A.，Al-Ghafri A.S.，Mardi O.E.，Al-Belushi M.I.J.，Al-Hajri H.A.，Mahmoud E.S.E.，Consolacion E.C..Biotechnol.Prog.［J］，1997，13:497—502［10］Lin L.C.，Chang S.J.，Kuo S.M.，Chen S.F.，Kuo C.H..Journal of Materials Science:Materials in Medicine［J］，2005，(16): 567—574［11］WANG Man-Yan(王满燕)，YU Yao-Ting(俞耀庭)，Chang T.M.S..Chem.J.ChineseUniversities(高等学校化学学报)［J］，2005，26(5):865—869［12］LI Wen-Bo(李文波)，XUE Feng(薛锋)，CHENG Rong-Shi(程镕时).Acta Polymerica Sinica(高分子学报)［J］，2008，(12): 1198—1203(Ed.:D，Z)。

耐高温丙烯酰胺水凝胶的合成及其性能研究官小琴;蒋萃【摘要】以丙烯酰胺单体为原料,双乙烯基咪唑盐为交联剂,过硫酸铵为引发剂,通过水溶液自由基共聚的方法合成了具有耐温特性的环保水凝胶.对凝胶开展了溶胀特性、耐温能力、老化实验等系统的静态评价实验.并通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对其结构进行表征.实验结果表明:新型水凝胶具有优良的吸水溶胀性能,120 ℃下老化30 d凝胶的真空突破度高于25 kPa,可满足高温高含水油藏进行长期封堵.%Using acrylamide monomer as raw material,double vinyl imidazole salt as crosslinking agent,ammonium persulfate as initiator, the environmental friendly hydrogel with temperature-tolerant properties was synthesized by the method of free radical copolymerization of aqueous solution. The static evaluation experiments of the system such as swelling property, temperature-resistant and aging experiment were carried out. The structure was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR). The experiment result showed that the new hydrogel had excellent water absorption and swelling property,and the vacuum breakthrough of30 day gel under 120℃ was higher than 25 kPa,which could meet thelong-term plugging of high temperature water-cut reservoir.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2018(046)002【总页数】3页(P45-46,55)【关键词】丙烯酰胺单体;自由基共聚;水凝胶;耐温;环保【作者】官小琴;蒋萃【作者单位】四川大学化学工程学院,四川成都 610065;四川大学化学工程学院,四川成都 610065【正文语种】中文【中图分类】TQ317我国大部分油田已相继进入二次采油开发中后期，高温高含水油藏的堵水调剖问题日趋紧迫。