納米復(fù)合聚電解質(zhì)水凝膠的設(shè)計(jì)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(xué)傳感器等方面有很多應(yīng)用。本文通過二氧化碳（CO2）誘導(dǎo)法和硝酸銀（AgNO3）誘導(dǎo)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：
　　（1）在本論文中，將聚對(duì)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(jìn)行復(fù)配，然后鼓入 CO2氣體，PDMAPMA發(fā)生質(zhì)子化而帶正

2、電，與帶負(fù)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(zhì)水凝膠。同時(shí)，我們?cè)隗w系中復(fù)合了帶負(fù)電的磺酸基團(tuán)纖維素納米晶（CNC），這可與質(zhì)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(shí)驗(yàn)中通過負(fù)載不同固含量的CNC來調(diào)控凝膠的機(jī)械性能，最終得到了不同模量的納米復(fù)合聚電解質(zhì)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(fù)合水凝膠（NC水凝膠）的性能。SEM測(cè)試發(fā)現(xiàn)凝膠中均勻分布了很多微納米級(jí)別的孔洞和 CNC/聚合物團(tuán)簇，這些棒狀的 CNC/聚合物團(tuán)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(dāng)CNC含量從0增加到5％時(shí)，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(tuán)簇也就越多，體系內(nèi)部的交聯(lián)度和作用力也就越大，導(dǎo)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(zhuǎn)移到

4、1174 cm-1，證明了PDMAPMA與CO2接觸反應(yīng)后，分子上氨基得到了H+而發(fā)生質(zhì)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(cè)面反映了CNC有助于形成更強(qiáng)更致密的物理交聯(lián)體系，水分子不易擴(kuò)散到凝膠內(nèi)部，從而導(dǎo)致平衡溶脹比降低。凝膠的儲(chǔ)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(duì)凝膠的細(xì)胞毒性進(jìn)行了測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該凝膠有很好的細(xì)胞相容性，這也為該NC水凝膠在生物

5、醫(yī)用方面的應(yīng)用提供了廣闊前景。同時(shí)，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(dǎo)PSS/PDMAPMA溶膠轉(zhuǎn)化成聚電解質(zhì)凝膠。這與銀離子（Ag+）和PDMAPMA發(fā)生了氧化還原反應(yīng)有關(guān)：當(dāng)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(zhì)子化的PDMAPMA與帶負(fù)電的PSS由于靜電引力而結(jié)合，形