PVP/壳聚糖接枝共聚水凝胶的合成与性能研究

摘要

目的：该文研究了聚乙烯基吡咯烷酮与天然高分子产物壳聚糖的接枝共聚反应,合成了具有优越溶胀性能的水性凝胶材料.主要的内容和结果如下:1、在单因素条件测定的基础上,做五因素四水平正交实验,正交实验结果表明,制备PVP/CHI水凝胶的最佳工艺条件是:单体配比8:1、反应温度60℃、反应时间10h、引发剂用量3毫升(0.05Mol/L)、交联剂用量3毫升(体积比1％).2、通过不同配比情况下共7个样品凝胶玻璃化相转变温度的DSC测定发现,PVP凝胶的玻璃化转变温度为155℃,比普通PVP粉末的玻璃相转变温度约低20℃左右.根据水凝胶单体配比的不同,产物的玻璃相转变温度介于155℃~203℃.通过对8<'＃>试样的DSC测定,根据吸热峰面积的大小与失水量的变化成正比的关系,测定出PVP/CHI水凝胶中自由水含量为42.72％;键合水含量为43.26％;结晶水含量为14.02％.通过对12<'＃>试样在-123℃冷冻后DSC测定,试样在控制升温过程中共出现了三次晶相转变过程和一次失水吸热过程.三次晶相转变时的温度分别为0.25℃、12.53℃和53.11℃.三次晶相转变所需的热量分别为64.70J/g、164.5J/g和124.8J/g.试样的总失水量为4.4400mg.3、通过对样品的FITR测试发现,试样反应前的红外图谱在1640cm<'-1>附近显示了-NH<,2>的特征峰,反应后此特征峰出现在1660cm-1附近.反应前的红外图谱在660cm<'-1>附近出现了二取代烯烃R<,1>CH=CHR<,2>的特征峰,反应后,此特征峰明显消失.这些证据为烯键与-NH<,2>的接枝共聚提供了重要的依据.4、与PVP单组分水凝胶相对照,研究了PVP/CH[水凝胶随时间、温度、PH值、盐溶液浓度变化以及不同壳聚糖组成时的溶胀特性.通过对比实验发现,接枝共聚后的PVP/CHI水凝胶的溶胀特性均好于PVP单组分水凝胶.通过对PVP/CHI水凝胶做Lnt-LnF关系趋势线发现,该水凝胶的特征指数n均大于0.5,根据菲克溶胀动力学模型可知,PVP/CHI水凝胶的溶胀属于非菲克类型溶胀.5、选择了四种不同单体配比和合成条件下制成的水凝胶,将其分别从PH7.0缓冲溶液中转入PH2.0缓冲溶液和从PH10.0缓冲溶液中转入PH4.0缓冲溶液,做其不同时间下的消溶胀特性曲线,试验发现,PVP/CH工水凝胶的消溶胀时,释水速率dH/dt基本上成倒数平方关系,其消溶胀特性基本上与理论值相吻合.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1前言

1.2PVP聚合反应研究进展

1.2.1 PVP接枝共聚研究进展

1.2.2 PVP非接枝共聚研究进展

1.3壳聚糖接枝共聚反应研究进展

1.3.1壳聚糖与酯类接枝共聚

1.3.2壳聚糖与酰胺类接枝共聚

1.3.3壳聚糖与酸类接枝共聚

1.3.4壳聚糖与醇类接枝共聚

1.3.5壳聚糖与烃类接枝共聚

1.3.6壳聚糖与盐类接枝共聚

1.3.7壳聚糖与其他类化合物接枝共聚

1.4 PVP与壳聚糖接枝共聚反应研究进展

1.5智能药物释放材料的合成进展

1.5.1化学刺激响应释放材料

1.5.2物理刺激响应释放材料

1.5.3生物信号刺激响应释放材料

1.5.4纳米刺激响应释放材料

1.6 PVP及其衍生物的应用

1.6.1医药工业上的应用

1.6.2 PVP在日用化妆品中的应用

1.6.3 PVP在饮料及食品的应用

1.6.4 PVP在办公用品中的应用

1.6.5 PVP在涂料、颜料中的应用

1.6.6 PVP在材料中的应用

1.7壳聚糖及其衍生物的应用

1.7.1医药工业上的应用

1.7.2化学工业上的应用

1.7.3食品工业上的应用

1.7.4化妆品工业上的应用

1.8课题意义及课题来源

1.8.1课题研究的意义

1.8.2课题来源

第二章PVP/壳聚糖接枝共聚水凝胶的合成

2.1前言

2.2壳聚糖接枝共聚的反应机理的初步探讨

2.2.1过硫酸盐一亚硫酸氢钠氧化还原引发体系

2.2.2四价铈盐引发体系

2.2.3偶氮类引发体系

2.3实验部分(PVP/CHI水凝胶的制备)

2.3.1实验方法

2.3.2平衡溶胀度

2.3.3不同PH值下的平衡溶胀度

2.3.4实验设备

2.3.5实验药品

2.3.6溶液的配制

2.3.7实验步骤

2.4结果与讨论

2.4.1单体配比对平衡溶胀度的影响

2.4.2引发剂用量对平衡溶胀度的影响

2.4.3交联剂用量对平衡溶胀度的影响

2.4.4反应温度对平衡溶胀度的影响

2.4.5反应时间对平衡溶胀度的影响

2.4.6反应前溶液中水含量对平衡溶胀度的影响

2.4.7乙酸添加量对平衡溶胀度的影响

2.4.8氮气保护

2.5合成条件的优化

2.6本章小结

第三章PVP/CHI共聚水凝胶的性能测试及分析表征

3.1前言

3.2水凝胶的表观性能

3.2.1水凝胶的颜色随单体配比的变化

3.2.2水凝胶力学强度随水含量的变化

3.3实验部分

3.3.1仪器和材料

3.3.2 DSC仪的校正

3.3.3样品的预处理

3.3.4样品的测试

3.4不同配比情况下凝胶玻璃相转变温度的测定

3.5水凝胶内不同类型水的测定

3.5.1水凝胶内不同水的类型

3.5.2非冷冻状态下CHI/PVP水凝胶中不同水的含量

3.5.3冷冻状态下CHI/PVP水凝胶晶相转变和水的含量的测定

3.5.4冷冻与非冷冻处理下CHI/PVP水凝胶中水的变化

3.6红外光谱测试

3.7核磁共振测试

3.8本章小结

第四章PVP/CHI共聚水凝胶溶胀动力学研究

4.1前言

4.1.1Flory关于凝胶溶胀的理论

4.1.2菲克溶胀动力学模型

4.2实验部分(PVP凝胶的制备)

4.2.1实验设备

4.2.2实验药品

4.2.3实验步骤

4.2.4不同溶胀时间下平衡溶胀比的测定

4.2.5不同PH值下的平衡溶胀比的测定

4.2.6不同NACL浓度下平衡溶胀比的测定

4.2.7水凝胶含水量的测定

4.3水凝胶溶胀性能测试

4.3.1平衡溶胀比随时间的变化

4.3.2最大平衡溶胀度随温比的变化

4.3.3平衡溶胀比随PH值的变化

4.3.4平衡溶胀比随盐溶液浓度的变化

4.3.5不同壳聚糖组成对平衡溶胀比的影响

4.4消溶胀动力学研究

4.4.1凝胶消溶胀动力学理论研究

4.4.2消溶胀动力学的实验测定

4.5本章小结

总结

参考文献

攻读学位期间发表论文

独创性声明

致谢