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摘 要

壳聚糖是一种在自然界中含有丰富资源的天然高分子，它具有许多优良的性质，在理论和实际应用方面具有极其重要的价值。但壳聚糖水凝胶在性能上欠佳，需要与其他化合物复合。聚乙烯醇和壳聚糖具有较好的生物相容性，而且聚乙烯醇的力学性能优良，因此将二者结合弥补性能上的缺陷。针对前者的问题，提出一种采用聚乙烯醇和壳聚糖为原料通过化学交联的方法合成了复合水凝胶，并用红外、扫描电镜研究了其内部特征结构，利用流变仪探讨流变学行为，搭接剪切测试和保湿性能测试评定其粘附吸湿性能。经实验表明此复合水凝胶以其优异的力学强度、保湿性能，可以将其在生物医疗如敷料和组织工程支架等领域等发挥不可估量的作用。

关键词：水凝胶 聚乙烯醇 壳聚糖

Preparation and properties of polyvinyl alcohol-chitosan

composite hydrogel

Abstract

Chitosan is a kind of natural polymer which is rich in resources in nature. it has many excellent properties and is of great value in theory and practical application. Chitosan hydrogel has poor performance and needs to be compounded with other compounds. Both PVA and CS have good biocompatibility, but the mechanical modulus of polyvinyl alcohol is strong, so they are combined to make up for the defects in performance. In order to solve the problem of the former, a composite hydrogel was compound by chemical cross-linking method using polyvinyl alcohol and chitosan as a starting material for the experiment, its internal characteristic structure was studied by infrared and scanning electron microscopy, and rheological behavior was discussed by rheometer, the adhesion and moisture absorption properties were evaluated by lap shear test and moisture retention test. Through a series of experiments show that the composite hydrogel can play an inestimable role in biomedical fields such as dressings and scaffold materials for tissue engineering because of its excellent mechanical strength and moisturizing properties. 

Key words: hydrogel；polyvinyl alcohol；chitosan

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2水凝胶的简介 1

1.2.1水凝胶的分类 1

1.2.2水凝胶的制备方法 2

1.3聚乙烯醇和壳聚糖水凝胶 3

1.3.1聚乙烯醇（PVA） 3

1.3.2壳聚糖（CS） 4

1.4水凝胶在生物医用领域的研究进展 5

1.4.1药物载体 5

1.4.2伤口辅料 6

1.4.3组织工程支架 6

1.5选题的目的及实验方案 7

1.5.1研究目的 7

1.5.2实验方案设计 7

第二章 复合水凝胶的研究内容 8

2.1水凝胶流变学研究 8

2.2水凝胶吸附性能 9

2.3水凝胶保湿性能 9

2.4水凝胶理性化表征 10

第三章 实验内容 11

3.1实验试剂 11

3.2实验仪器 11

3.3聚乙烯醇/壳聚糖水凝胶的制备方法 12

第四章 复合水凝胶的性能测试及表征 13

4.1凝胶流变学性能测试 13

4.2水凝胶粘附、吸湿性能 13

4.2.1机械性能测试 13

4.2.2吸湿性能检测 13

4.3理性化表征 14

4.3.1 扫描电镜观察微观结构 14

4.3.2红外光谱分析 14

第五章 结果与讨论 15

5.1聚乙烯醇/壳聚糖水凝胶的流变学研究 15

5.2聚乙烯醇/壳聚糖凝胶粘附性能 15

5.3聚乙烯醇/壳聚糖凝胶吸湿、保湿性能 15

5.4扫描电镜分析 16

5.5红外光谱分析 16

结论及展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 绪论

1.1研究背景

随着石油等不可再生资源的广泛开采和运用，以塑料为代表的高分子材料逐渐步入日常的各个领域。因为材料是人类赖以生存和工业发展的基础，高分子材料在各个领域如医疗、航天等领域有广阔的需求，通过材料的加工，其正在面向多元和智能化方向发展。水凝胶本身十分“柔软”，加入光照、电等特殊手段，使其在食品保鲜、医疗中的药物载体、护肤品中的面膜等方面广泛应用。伴随着科技手段的进步，成功研制出新型功能高分子材料，其与宿主具有较佳的相容性、可降解和较低毒副作用等的特点。自20世纪下半叶首个医用水凝胶被制备出来之后，它具有独特的互穿网状结构，能够在水中溶胀保持高含水量仍不溶解于水的新型高分子材料。

1.2水凝胶的简介

日常生活中的凝胶极其常见，在食品，医学，制造业等广泛领域应用。凝胶有多种定义如：相对分子量比较大的链状分子在一定条件下被互相连接成三维网络交联结构，反应体系粘度增大，出现了粘弹性体系，这种特殊的分散体系就形成了凝胶^[1]。因此，凝胶具有三维网状结构。

自在20世纪中期，成功研发水凝胶之后，它的含义被陆续更新。水凝胶中存在着大量的亲水基团，通过物理方法如链的缠绕，或者聚合物交联等化学方法交联，分子链间交联最终形成网状结构的聚合物^[2]。水凝胶材料中的水溶性基团增进其保水能力，例如，-OH、-COOH、-CONH₂-、-CONH-和-SO₃H，水凝胶能够保持一定的形状，水在三维网络之中不能随意流动^[3]。

1.2.1水凝胶的分类

根据水凝胶的性质的差别可分成比如按照键合方式、水凝胶的形状大小、对外界刺激的反应以及合成材料等多种类型^[4]，见表1-1。

表1-1 水凝胶的分类

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