1、聚乙烯醇（PVA）水凝膠的制備及應用1PVA水凝膠 聚乙烯醇（PVA）是一種應用極為廣泛的水溶性高分子材料。而以其為原料制備的水凝膠是以水為介質的凝膠，是一種高分子網絡體系，它能保持一定的形狀并具有一系列獨特性能。PVA水凝膠除了具備一般凝膠的性能外，還具有低毒性、機械性能良好(高彈性模量和高機械強度)、吸水量大和生物相容性好等優點，在生物醫學領域具有廣泛的應用。2PVA水凝膠的制備方法物理交聯法化學交聯法反復冷凍法凍結部分脫水法輻射交聯化學試劑交聯3物理交聯法反復冷凍法：反復冷凍法：按配比稱取PVA, 量取去離子水, 把PVA 在攪拌條件下, 置85 90 （可根據不同情況進行調節）恒溫油浴

2、中溶解完全,（也可在60 靜置保溫30min，以除去溶液中的氣泡），放入- 20 （可根據不同情況進行調節） 的冰箱里, 冷凍24 h （可根據不同情況進行調節）, 在室溫下解凍1 h （可根據不同情況進行調節）, 稱為一次冷凍、融溶循環。用這種方法分別制備不同濃度、相同循環次數和相同濃度、不同循環次數的PVA 水凝膠。4物理交聯法凍結凍結部分脫水法：部分脫水法：是將PVA 水溶液冷凍后置于真空下脫去10%20%的水，所得到的水凝膠的結構與性能類似于反復凍結法。5物理交聯法特點：特點：分子鏈間通過氫鍵和微晶區形成三維網絡，即物理交聯點，這些交聯點隨溫度等外界條件的變化而變化。故物理交聯過程是可

3、逆可逆的。優點：優點：不使用有毒性的有機交聯劑，保持了良好的生物相容性保持了良好的生物相容性，屬于可逆性水凝膠，隨著環境參數的變化，可以使物理交聯點改變，還可以被溶解，方法簡單方法簡單。經反復解凍，水凝膠具有高強度高彈性，含水率高高強度高彈性，含水率高。缺點：缺點：通過物理交聯法制得的PVA 水凝膠，其交聯網狀結構不是很牢固交聯網狀結構不是很牢固，受外界影響較大受外界影響較大，聚合物的交聯分布不均勻交聯分布不均勻，在未加入任何添加劑的情況下，所得到的水凝膠一般光學透明性不好光學透明性不好，并且交聯度難于控制交聯度難于控制。制備過程一般都需要幾天時間，設備耗能大，制作周期長設備耗能大，制作周期長

4、，所得水凝膠力力學性能也相對較差學性能也相對較差。6物理交聯法改進：改進：將PVA 溶解在二甲基亞砜(DMSO)和水組成的混合溶劑中, 在低溫條件下冷卻該溶液, 經過一段時間后, 由于PVA 分子的結晶而形成凝膠。然后用水完全取代凝膠中的DMSO , 可得到具有高伸張強度、高含水且透明透明的PVA 水凝膠。7物理交聯法影響因素：影響因素：PVA分子量分子量 PVA濃度濃度 冷凍條件冷凍條件 解凍條件解凍條件 循環次數循環次數 有研究表明：有研究表明：PVA水凝膠的拉伸強度和拉伸模量隨凝膠拉伸強度和拉伸模量隨凝膠的濃度和冷凍解凍次數的增加而增大的濃度和冷凍解凍次數的增加而增大。最高拉伸強度可達2

5、.27MPa。但當濃度大于20%時，溶液粘度較大，分子量較大時影響微晶的形成顯著。所以常用濃度常用濃度在在7%15%之間之間。冷凍溫度不僅影響冷凍動力學而且影響界面間相平衡，-20是是常用的冷凍溫度常用的冷凍溫度。8物理交聯法所需設備儀器（大概）：所需設備儀器（大概）：電子天平電子天平恒溫水（油）浴箱（帶磁力攪拌）恒溫水（油）浴箱（帶磁力攪拌）恒溫磁力攪拌器恒溫磁力攪拌器相關模具相關模具冷凍存儲箱冷凍存儲箱or冰箱冰箱相關容器等相關容器等9化學交聯法化學試劑交聯：化學試劑交聯：是采用化學交聯劑使得PVA 分子間發生化學交聯而形成凝膠, 常用的交聯劑有醛類、硼酸、環氧氯丙烷以及可以與PVA 通過

6、配位絡合形成凝膠的重金屬鹽等等。舉例：舉例：以環氧氯丙烷為交聯劑化學交聯方法制備聚乙烯醇水凝膠膜 稱取聚乙烯醇，量取蒸餾水，加入三口瓶中，在溫度下攪拌溶解，緩慢加入環氧氯丙烷，待完全溶解后加入氫氧化鉀（事先配制成溶液），攪拌均勻將溶液滴在玻片上，用絲棒涂布器涂膜，室溫下靜置用的蒸餾水洗滌水凝膠膜直至洗液呈中性，將水凝膠膜置于真空烘箱中干燥至恒重10化學試劑交聯優點：優點：相比物理交聯，保水性和某些力學強度有一定提高。缺點：缺點：化學試劑交聯由于采用交聯劑，交聯后有交聯劑殘留問題，難以得到高純度難以得到高純度PVA PVA 交聯產物交聯產物；并且隨著聚合物交聯反應的進行，不斷增高的溶體粘度使交聯

7、劑在基體中的分散性較差，出現不均勻交不均勻交聯聯，局部發生“焦燒”現象；并且化學交聯難以控難以控制交聯度制交聯度。透明性不好，含水量不高。透明性不好，含水量不高。11化學試劑交聯影響因素：影響因素：PVA聚合度、醇解度等分子結構參數聚合度、醇解度等分子結構參數反應溫度、反應時間等合成工藝參數反應溫度、反應時間等合成工藝參數交聯劑用量、疏水單體用量等化學組成交聯劑用量、疏水單體用量等化學組成12化學試劑交聯所需設備儀器（大概）：所需設備儀器（大概）：電子天平電子天平恒溫水（油）浴箱（帶磁力攪拌）恒溫水（油）浴箱（帶磁力攪拌）真空烘箱真空烘箱相關容器等相關容器等13輻射交聯輻射交聯：輻射交聯：是利

8、用- 射線、電子束、X光及紫外線等直接輻射PVA 水溶液或輻射用物理交聯法制成的PVA 水凝膠。14輻射交聯優點：優點：輻射交聯采用的高能射線能均勻地作用在材料上，聚合物的交聯點分布均勻交聯點分布均勻，并且交聯度易于控制交聯度易于控制，能滿足對聚合物交聯密度要求較高的場合；輻照交聯的另一獨到之處在于無需無需添加引發劑或交聯劑，產物純度高添加引發劑或交聯劑，產物純度高且具有較好的光學透明度具有較好的光學透明度，并且在加工過程中還可同步實現消毒的作用可同步實現消毒的作用，輻射交聯時間短，輻射交聯時間短，節約能源節約能源，尤其在醫用高分子材料領域具有明顯優勢和巨大的應用前景。 缺點：缺點：力學強度不高，抗蠕變性差力學強度不高，抗蠕變性差，同時強烈的反應條件常常造成某些優異性能的損失。射線（射線（鈷源產生）輻射水凝膠材料具有操作不方便、輻射劑量不精確、交聯程度不易控制等問題。15輻射交聯影響因素：影響因素： O2 添加劑添加劑 輻射類型輻射類型 聚合物的結晶度聚合物的結晶度 溶劑溶劑