壳聚糖/氧化石黑烯/聚乙烯醇三元复合水凝胶的制备及性能研究

摘要

纯聚乙烯醇（PVA）水凝胶因力学性能差、响应单一等缺点使其应用范围受到了限制。为此，本文将氧化石墨烯（GO）作为纳米填料引入纯PVA水凝胶基体中，以提高纯PVA水凝胶的力学性能。然后，在此基础上将壳聚糖（CS）添加到GO/PVA复合水凝胶的基体中，提高复合水凝胶的pH敏感性，并成功制备了具有两性pH敏感型的三元复合水凝胶。具体研究内容如下：
　　通过物理交联循环冷冻-解冻法，制备了GO/PVA复合水凝胶。XRD结果表明GO溶液与PVA溶液搅拌混合后，使GO均匀分散在PVA基体中。SEM结果表明GO与PVA分子可以形成网络结构，随着GO含量增大，网络结构的孔径也逐渐增大。压缩性能测试表明GO的引入可以明显提高复合水凝胶的抗压性能。当GO含量为1wt％时，GO/PVA复合水凝胶的压缩强度为0.72MPa，与纯PVA水凝胶（0.22MPa）相比，增加了227%。同时，少量GO的添加，使复合水凝胶具有一定的pH敏感性；尤其是在碱性溶液中，复合水凝胶的平衡溶胀率提高较为明显。
　　为了提高pH敏感性，在GO/PVA复合水凝胶的基础上釆用溶液混合及冷冻-解冻法制备了CS/GO/PVA三元复合水凝胶。将制备好的CS溶液、GO溶液、PVA溶液进行搅拌混合，获得均匀的混合溶液；然后通过物理交联循环冷冻-解冻法，制备了CS/GO/PVA三元复合水凝胶。XRD和SEM结果表明CS均匀分散在GO/PVA基体中，三者通过氢键作用形成双网络结构。TGA曲线说明CS的引入可以提高复合水凝胶的热分解温度，增强其热稳定性。当CS含量为0.5wt%时，CS/GO/PVA三元复合水凝胶的分解温度达到350℃，与GO/PVA复合水凝胶相比提高了90℃。力学性能测试表明，CS可以进一步提高复合水凝胶的力学性能。当CS含量为1.5wt%时，CS/GO/PVA三元复合水凝胶的抗压强度达到最大，压缩强度为0.88MPa。与GO/PVA复合水凝胶相比，三元复合水凝胶提高了330%。与此同时，CS的引入使CS/GO/PVA三元复合水凝胶成为具有两性pH敏感型的水凝胶，即阴离子型和阳离子型；使复合水凝胶在外界环境pH发生变化时可以更好的作出响应。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 聚乙烯醇（PVA）概述

1.3 氧化石墨烯（GO）概述

1.4 壳聚糖（CS）概述

1.5 国内外研究进展

1.6 主要研究内容及创新点

1.7 研究目的及意义

第2章 实验部分

2.1 实验材料及实验仪器

2.2 样品制备

2.3 实验测试方法

第3章GO/PVA复合水凝胶的性能测试

3.1 前言

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第4章CS/GO/PVA复合水凝胶的性能测试

4.1 前言

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间所获科研成果