納米復合聚電解質水凝膠的設計制備及性能研究.pdf

1、水凝膠在生物醫(yī)藥、組織工程、人造肌肉、化學傳感器等方面有很多應用。本文通過二氧化碳（CO2）誘導法和硝酸銀（AgNO3）誘導法兩種不同的方式，成功制備出了通過靜電引力交聯(lián)的物理水凝膠，制備方法環(huán)保而新穎，為水凝膠的制備方法提供了新思路。研究成果如下：
　?。?）在本論文中，將聚對苯乙烯磺酸鈉（PSS）和聚 N-2-（二甲胺基丙基）甲基丙烯酰胺（PDMAPMA）兩種聚合物進行復配，然后鼓入 CO2氣體，PDMAPMA發(fā)生質子化而帶正

2、電，與帶負電荷的PSS通過靜電吸引發(fā)生交聯(lián)，從而制備出聚電解質水凝膠。同時，我們在體系中復合了帶負電的磺酸基團纖維素納米晶（CNC），這可與質子化后的PDMAPMA通過靜電作用力和氫鍵發(fā)生交聯(lián)，從而增加凝膠中的交聯(lián)度，增大凝膠的模量。在實驗中通過負載不同固含量的CNC來調(diào)控凝膠的機械性能，最終得到了不同模量的納米復合聚電解質水凝膠。分別通過掃描電鏡觀察（SEM）、紅外光譜分析（FTIR）、溶脹性能、流變性能、生物相容性和可塑性分析，來探

3、究納米復合水凝膠（NC水凝膠）的性能。SEM測試發(fā)現(xiàn)凝膠中均勻分布了很多微納米級別的孔洞和 CNC/聚合物團簇，這些棒狀的 CNC/聚合物團簇是CNC被聚合物分子鏈包裹纏繞形成的，增加了凝膠的交聯(lián)度。當CNC含量從0增加到5％時，凝膠中的孔徑逐漸變小，其原因是隨著CNC的增多，CNC/聚合物團簇也就越多，體系內(nèi)部的交聯(lián)度和作用力也就越大，導致孔徑越來越小。通過FTIR圖譜分析，PDMAPMA中氨基的C-N吸收峰從1180 cm-1轉移到

4、1174 cm-1，證明了PDMAPMA與CO2接觸反應后，分子上氨基得到了H+而發(fā)生質子化。隨著CNC在凝膠中含固量的增大，凝膠在水中的平衡溶脹比逐漸降低，這從側面反映了CNC有助于形成更強更致密的物理交聯(lián)體系，水分子不易擴散到凝膠內(nèi)部，從而導致平衡溶脹比降低。凝膠的儲能模量（G′）和損耗模量（G″）也隨著CNC的增加而急劇增加。采用CCK-8法對凝膠的細胞毒性進行了測試，實驗結果表明該凝膠有很好的細胞相容性，這也為該NC水凝膠在生物

5、醫(yī)用方面的應用提供了廣闊前景。同時，該體系擁有極好的注射性和可塑性，可以制備出不同形狀的自支撐凝膠。
　?。?）AgNO3溶液也可以迅速誘導PSS/PDMAPMA溶膠轉化成聚電解質凝膠。這與銀離子（Ag+）和PDMAPMA發(fā)生了氧化還原反應有關：當PDMAPMA與Ag+接觸后，Ag+把帶有氨基的PDMAPMA氧化成季銨鹽而使其帶正電，Ag+自身被還原成納米銀顆粒。同樣地，質子化的PDMAPMA與帶負電的PSS由于靜電引力而結合，形