基于生物材料研究的现状及未来的发展，新型材料的设计、合成与功能化都需要进行精准控制，并由此赋予了天然高分子材料许多新的功能。天然高分子基亲水性聚合物大多对水分子都具有较高的亲和力，基于分子间的化学或物理交联形成的网状结构不会被溶解，水分子可以进一步渗透到聚合物网络的分子链间，使其溶胀而形成水凝胶。部分水凝胶基于其较高的水分含量及生物相容性在生物应用方面具有很大的吸引力。

水凝胶作为在水中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解的交联聚合物，分子能够在水凝胶中扩散。水凝胶具有良好的生物相容性,它能够感知外界刺激的微小变化，如温度、pH值、离子强度、电场、磁场等，并能够对刺激发生敏感性的响应，常通过体积的溶胀或收缩来实现。水凝胶的这一特点使它在生物医学领域、记忆元件开关、生物酶的固定、农业中的保水抗旱等方面有广泛的应用前景。

水凝胶的种类多种多样，可以根据不同的方式对其分类。根据水凝胶制备原料的来源，将水凝胶分为天然高分子水凝胶、人工合成水凝胶和杂化水凝胶三大类。天然高分子类水凝胶合成的原材料主要分为蛋白类和多糖类。常见的蛋白水凝胶原料如胶原蛋白和明胶，多糖类水凝胶原料例如纤维素，壳聚糖，海藻酸钠，这类高分子水凝胶具有原料来源广泛，价格较为低廉，生物相容性较为良好，可降解性强等优点，但是机械性能不太理想。根据水凝胶的三维交联网络键合方式的差异，水凝胶可以被分类为物理水凝胶，化学水凝胶。化学水凝胶在聚合物链之间通过化学键形成稳定的三维网络。物理水凝胶是通过物理的作用，例如静电作用，氢键作用或链的缠绕等方式形成的水凝胶，它是一种非永久性的假凝胶。在加热条件下就会发生可逆性转变。

O-羧甲基壳聚糖作为壳聚糖的衍生物,具有比壳聚糖更优良的特性。在环保、印染、食品、医药和生物保健品等领域很有发展潜力。特别对其生物活性及在药物制剂医用高分子材料等的医学应用研究十分活跃。羧甲基纤维素又称为改性纤维素。在纤维素类原料中，它是目前世界上用量最大、使用最广的。在食品工业中用作增稠剂，医药工业中用作药物载体，日用化学工业中用作黏结剂、抗再沉凝剂。印染工业中用作上浆剂和印花糊料的保护胶体等。

多年来，聚合物（如聚乙烯，聚丙烯等）废弃塑料对环境造成了严重污染迫使科学界努力开发和使用环境友好型生物可降解性聚合物。生物质材料被普遍认为是最具潜力的可以取代聚合物，减少人类对化石能源等不可再生能源依赖性的物质。在自然界中，生物质能源取之不尽用之不竭，而且可以进行生物降解。在生物质能源中，纤维素和甲壳素在大自然界中含量排名分别为第一和第二。纤维素作为一种有高功能化的聚合物，其特点包含了可再生性、生物可降解性、生物相容性、化学改性能力、可开发 应用的潜力巨大。其中，凝胶材料也可以广泛的应用于生活生产的各个领域。水凝胶是一类能够吸收并保存大量水分的三维网状结构材料，具有生物相容性好、高亲水性以及摩擦系数低等特点。纤维素基水凝胶材料的结构、性质及应用等成为研究热点，在农业，水净化，药物运输，生物医学等领域具有广泛的前景。

本课题以O-羧甲基壳聚糖和羧甲基纤维素为原料，以环氧氯丙烷为交联剂，制备出一种无毒无害，高吸水性的水凝胶材料。研究水凝胶的溶胀，降解和力学等性能，以及复合比和交联剂用量等工艺参数对水凝胶的溶胀，降解和力学性能影响。本课题有望提升O-羧甲基壳聚糖水凝胶的溶胀，降解和力学性能，以适应不同的应用需求。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容： 本课题以壳聚糖为原料制备O-羧甲基壳聚糖，将制得的O-羧甲基壳聚糖和羧甲基纤维素通过交联剂环氧氯丙烷，制备具有高吸水的水凝胶材料。用傅立叶红外光谱仪表征复合水凝胶的结构组成，研究水凝胶的吸水和力学等性能，并探讨复合比和交联剂用量等工艺参数对水凝胶的吸水和力学性能的影响。

目标： 以O-羧甲基壳聚糖和羧甲基纤维素为原料，以环氧氯丙烷为交联剂，制备具有高吸水的水凝胶材料。研究水凝胶的吸水和力学等性能，以及复合比和交联剂用量等工艺参数对水凝胶的吸水和力学性能的影响。提升O-羧甲基壳聚糖水凝胶的力学性能和吸水性能，以适应不同的应用需求。

技术方案：

(1)制备O-羧甲基壳聚糖