摘 要

本文主针对聚乙烯醇（PVA）水凝胶存在粘附性差、保水率低的问题进行改性。通过把多巴胺修饰到MAl-PEG5000-NHS上，提高水凝胶的粘附性。并通过聚乙烯醇（PVA）与多巴胺修饰的聚乙二醇（PEG）材料进行不同质量比的共混，提高保水性，制备一种粘附性强、保水率高的聚乙烯醇复合型多功能水凝胶敷料；系统表征水凝胶的各种理化性能；并探讨多巴胺修饰的聚乙二醇（PEG）材料可以增强聚乙烯醇水凝胶粘附性和保水率的原因。

关键字： 聚乙烯醇 聚乙烯二醇 水凝胶 多巴胺

Abstract

The main purpose of this paper is to modify the polyvinyl alcohol(PVA) hydrogel with poor adhesion and low water retention. The adhesion of the hydrogel was improved by modifying dopamine onto the MAl-PEG5000-NHS. And polyvinyl alcohol and dopamine modified polyethylene glycol materials are blended with different mass ratios to improve water retention, and a polyvinyl alcohol(PVA) composite multi-functional hydrogel dressing with strong adhesion and high water retention rate is prepared; The system characterizes the various physical and chemical properties of hydrogels; and discusses the reasons why dopamine-modified polyethylene glycol materials can enhance the adhesion and water retention of polyvinyl alcohol(PVA) hydrogels.

Keywords：Polyvinyl alcohol ;Polyethylene glycol ;Hydrogel ;Dopamine

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 3

第一章 绪论 5

1.1水凝胶的定义及概述 5

1.2水凝胶的分类 6

1.3水凝胶的制备 6

1.3.1物理交联法 6

1.3.2化学交联法 7

1.4聚乙烯醇水凝胶的制备 7

1.4.1冷冻解冻法制备聚乙烯醇水凝胶 8

1.5聚乙烯醇基水凝胶敷料的应用 8

1.6聚乙烯醇基水凝胶敷料问题 9

1.7课题的提出与设计 9

第二章 多巴胺修饰的聚乙二醇的制备与表征 10

2.1实验试剂与仪器 10

2.2多巴胺修饰的聚乙二醇的制备与表征 11

2.2.1引言 11

2.2.2实验过程的反应机理 11

2.2.3实验过程 11

2.2.4实验的表征 12

2.3本章实验小结 13

第三章 聚乙烯醇水凝胶的制备与表征 15

3.1实验试剂与仪器 15

3.2聚乙烯醇的成形示意图 15

3.4实验现象 17

3.4实验表征 17

3.4.1拉伸强度 17

3.4.2失水率 18

3.4.3自修复性 19

3.4.4弹性 19

3.5本章实验小结 20

第四章 总结与展望 21

致 谢 22

参考文献 24

第一章 绪论

1.1水凝胶的定义及概述

三维网络结构是水凝胶这种高分子材料所含有的结构，因此我们可以把水凝胶定义为在水中能够溶胀并且可以含有大量水分，水凝胶内部的网络结构如图1-1所示。因为在水凝胶内部维持有许多的亲水性基团，因为这些亲水基团在水凝胶中的存在，所以水凝胶具备了能吸收超过自身几十倍甚至几百倍的水分的能力，而且在水中具有溶胀而不溶解的性质，具有很好的保水能力^[1]。现阶段，由于人们对生物复合材越来越重视，而水凝胶也因其高吸水、高力学强度以及智能敏感性，受到人们越来越多的关注。目前，新型水凝胶在创伤敷料、药物释放载体、人造皮肤、生物传感器等各个方面都有相应的应用，所以水凝胶未来的开发前景和应用潜力还是很大的，各个方面的专家也很重视。

图1-1 水凝胶的结构^[2]

1.2水凝胶的分类

水凝胶通过不同的网络结合方式可分成化学方法形成的水凝胶和物理方法形成的水凝胶。物理方式和化学方式对水凝胶的形成很重要。

1.3水凝胶的制备

物理交联是经非共价键形成水凝胶，交联作用是比较弱的作用，因此其具有一定的可逆性；化学交联是指分子链子之间在力、光、热等刺激作用下聚合物之间的相互作用。化学键的交联点通过共价键形成，并通过使用交联剂形成三维网络结构，交联程度相对较强，具有永久交联性和不可逆性。

1.3.1物理交联法

物理交联是利用了分子间作用力的相互作用，做出来的水凝胶因此才能将聚合物分子链经交联形成三维网络结构^[3]。在此等方法交联的过程中，非共价键活化能较低，交联点处的结合力较弱，所以利用该方法做出来的水凝胶容易对外界变化做出响应。

分子或基本结构单元形成有序超分子结构的过程属于自组装。自组装法不需要额外的能量，常常用于多肽物理水凝胶的制备，Smith等^[4]通过修饰合成了双苯基丙氨酸，然后通过相互堆积作用诱导自组装形成一种互锁的β－折叠构型。从中我们可以知道：通过分子间非共价之间作用，制作出凝胶网络。两亲性聚合物都可以用这种方法通过疏水缔和交联制作出水凝胶。

加热法是制备热敏水凝胶的常用方法之一^[5]。热敏性材料都有自己的低临界溶胀温度，对于交联的水凝胶网络，温度较低时，形成氢键；当温度升高时，水凝胶交联位点之间链段的疏水基团与疏水基团的相互作用加强，氢键被破坏，水分子从凝胶网络中运动至凝胶网络外^［6-7］。Stver等^［8］将甲氧基聚乙二醇接枝马来酸酐与苯乙烯、４－叔丁基苯乙烯共聚物，获得具有热敏性和PH响应性的物理水凝胶。Wei等^［9］采用物理和化学交联法连用制备可注射水凝胶，首先通过 N－异丙基丙烯酰胺的自由基共聚合成了具有二烯基的三元共聚物（NIPA）、 N, N－二甲基丙烯酰胺（DMA）和甲基丙烯酸糠酯 （FM）然后在N，N^’－二环己基碳化二亚胺作用下通过偶联反应从 NIPA、DMA 与甲基丙烯酸 2－羟乙酯（HEMA）和N－马来酰丙氨酸（AMI）的三元共聚物获得亲双烯体官能化的三元共聚物。当筛选二烯官能化的三元共聚物和亲双烯体官能化的三元共聚物分别溶于水中混合，物理交联的水凝胶在37 ℃ 下可在10秒内迅速形成。冷冻－解冻法制备水凝胶是使含有活泼基团的聚合物在局部由微晶富集成三维网络结构形成水凝胶。该方法制备的物理交联水凝胶成型简单，无须添加其他化学试剂和附加条件，制得的水凝胶结构稳定^［10］。刘捷等^［11］则是采用冻融循环处理法。

1.3.2化学交联法

化学交联一般是通过加入引发剂引发单体接枝在原料基团上，然后加入交联剂使其交联形成三维网络结构的水凝胶，该方法形成的水凝胶共价键集合能力较强，结构较稳定，只溶胀不会溶解^[12]。

采用自由基共聚法制备了异丙基丙烯酰胺共聚水凝胶，并对其溶胀行为进行了讨论。这种类型属于化学引发自由基聚合中过氧化物引发体系，化学引发自由基聚合的另一种类型是氧化－还原体系，比如Abdel-Halim 等^［13］以丙烯酸为单体，碱性表氯醇为交联剂，采用溴酸钾/硫脲二氧化硫氧化还原体系，通过用碱性表氯醇进一步处理而交联以获得水凝胶，该水凝胶用于吸附水溶液中重金属离子效果良好。

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