紫外辐照制备PEGDA基水凝胶及性能研究

摘要

水凝胶作为一种由三维（3D）交联网络并含有大量的水组成的软和湿材料，广泛应用在工业、农业和生物医学等领域。水凝胶可以采用很多方法制备，如辐射、热处理、冷冻解冻（FT）和基于溶剂的化学交联剂方法，从而产生物理或化学亲水聚合物网络。在这些方法中，紫外辐照基于较少溶剂的消耗和排放而广泛应用。紫外辐照方法使用的原材料主要为丙烯酰胺（AM），丙烯酸（AA）和它们的衍生物，但反应过程中残留的物质限制了生物学上的应用。亲水性的聚乙二醇双丙烯酸酯（PEGDA）大分子，在链的末端含有碳碳双键，可以光聚合形成水凝胶并具有较好的生物相容性。然而，紫外辐照制备的PEGDA水凝胶具有较弱的机械性能。本论文首先制备了PEGDA水凝胶，在PEGDA水凝胶基础上引入不同组成成分并应用不同制备方法，改善了水凝胶的机械性能与粘性性能。
　　论文具体内容如下：
　　1、以聚乙烯醇（PVA）为第二组成成分制备PEGDA基水凝胶以增强水凝胶的力学性能，研究不同方法，如：紫外辐照（UV ra.）、高能电子束辐射（Irra.）和冷冻-解冻（FT）对PEGDA基水凝胶的溶胀能力和机械性能的影响。结果表明添加PVA到PEGDA基水凝胶中可以很好的增加拉伸性能。高能电子束辐射可以增加水凝胶的交联密度和拉伸性能。相对于其他三种方法制备的水凝胶，紫外辐照、高能电子束辐射和冷冻解冻相结合制备的水凝胶具有较密的网络结构和较大的拉伸性能。
　　2、我们使用PEGDA、PVA和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为原材料，紫外辐照制备PEGDA基水凝胶，添加聚乙二醇（PEG）和甘油作为增塑剂。研究不同增塑剂对水凝胶的机械性能和粘性性能的影响。结果表明添加PEG或甘油后降低了水凝胶的凝胶分数，PEG和甘油不仅作为增塑剂同时也改变水凝胶的凝胶分数。添加甘油的PEGDA基水凝胶相对于添加PEG的PEGDA基水凝胶具有较好的断裂伸长率，增塑剂添加可以增加水凝胶的断裂伸长率并降低拉伸强度，同时也影响剥离力的较大变化。
　　3、研究不同辐照强度和辐照时间对紫外制备PEGDA/PVA/ws-CTS水凝胶的性能影响。最终选择辐照强度为55％，辐照时间为20分钟制备的PEGDA/PVA/ws-CTS水凝胶具有相对较好的压缩强度和粘性性能。