氧化石墨烯增强再生纤维素/PVA复合水凝胶的合成及性能研究

摘要

聚乙烯醇水凝胶(PVA-H)是一类在生物医学领域展现出巨大应用前景的高分子水凝胶。然而力学性能的不足成为制约其大规模应用的主要原因。因此，制备具有高力学强度的PVA-H己经成为该领域研究的热点。本论文采用天然纤维素作为增强填料，研究PVA复合水凝胶的力学性能变化规律。并在此基础上，首次引入氧化石墨烯(GO)，制备了GO-RCE/PVA三相复合水凝胶，在力学性能得到进一步提升的情况下还使复合水凝胶具有对pH敏感的智能溶胀行为，具体内容如下：
　　利用NaOH/尿素低温溶液体系作为纤维素溶剂，通过物理交联循环冷冻-解冻法，制备了再生纤维素(RCE)/PVA复合水凝胶。红外光谱，扫描电镜结果表明RCE形成的新网络与PVA-H基体构成双网络结构。研究发现RCE与PVA分子链上的羟基相互作用形成氢键，从而使两者牢固结合。力学性能测试表明，复合水凝胶的力学性能得到了大幅度提高，当RCE含量为4wt％时，复合水凝胶的拉伸强度和压缩强度分别由0．09MPa和0．07MPa提高到0．64MPa和0．52MPa，比PVA-H提高了611％和643％，此外发现，RCE还能明显增强PVA-H的弹性及压缩后的形变回复能力，并提升PVA-H的吸水溶胀性能和水分保持能力。通过循环冷冻-解冻GO/纤维素的NaOH/尿素溶液和PVA溶液的共混溶液，首次成功制备了GO-RCE/PVA三相复合水凝胶。结果表明，GO-RCE/PVA水凝胶的力学性能较RCE/PVA水凝胶显著提高，当GO含量为1．0wt%时，拉伸强度最大，达到o．73MPa，1．5、wt％的GO使水凝胶的断裂伸长率由原来的103%增加至255％。GO-RCE/PVA三相复合水凝胶还表现出对pH敏感的智能溶胀行为，在不同pH值下具有不同的溶胀比，且溶胀比随着pH值的升高而明显增大。在碱性溶液中GO-RCE/PVA水凝胶表现出比在酸性溶液中更大的溶胀比和更快的溶胀速率。
　　本研究对利用天然高分子增强PVA-H力学性能方面做出了有益的尝试，也为PVA-H的智能化提供了新的思路和方法。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 高分子水凝胶

1.3 聚乙烯醇（PVA）水凝胶简介

1.4 纤维素概述

1.5 纤维素溶剂及再生纤维素

1.6 氧化石墨烯概述

1.7 本课题的研究思路

第2章 再生纤维素/PVA复合水凝胶的形成机理及力学性能研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 GO的制备以及GO/PVA复合水凝胶力学性能

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 GO-RCE/PVA三相复合水凝胶的制备及其智能溶胀行为研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 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及获奖情况