纳米材料掺杂型聚乙烯醇双交联复合水凝胶的力-化学性质

• 作者: 张佳宇 张雪慧 李晓娜 李爽然 武晓刚 王兆伟 王艳芹 薛雅楠 贾瑞洁 陈维毅 韩政学
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 医学
• 关键词: 聚乙烯醇 氧化石墨烯 复合水凝胶 双交联 拉伸强度
• 年，卷（期）: 2019,（10）
• 所属期刊栏目: 高分子与聚合物基复合材料
• 页码范围: 1745-1751
• 页数: 7页
• 分类号: R318.08
• 字数: 7963字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.18010247

摘要

以聚乙烯醇(PVA)为原料,氧化石墨烯(GO)和羟基磷灰石(HA)为共掺杂物,先以戊二醛作为交联剂,采用化学交联法制备了GO/HA/PVA单网络单交联复合水凝胶,再通过循环冷冻-解冻技术使PVA聚合物链间进一步发生氢键交联,制备得到GO/HA/PVA双网络双交联复合水凝胶.采用HRSEM、XRD表征了水凝胶的微观形貌和晶相结构,并研究了GO与PVA、HA与PVA在不同质量比及不同冷冻-解冻循环次数时制备所得GO/HA/PVA复合水凝胶的力学性能.结果表明:随着GO与PVA质量百分比的增加(0％～2.6％),该凝胶拉伸力学强度不断增强;随着HA与PVA质量比的增加(0.22～1.10),该凝胶的拉伸强度先增强后减弱;随着冷冻-解冻循环次数增加(0次、3次、7次)该凝胶的拉伸强度逐渐增强,弹性模量也逐渐提高.当GO与PVA质量百分比为1.9％、HA与PVA质量比为0.66、冷冻-解冻循环次数N=7次时,制备所得凝胶的拉伸力学性能最优(拉伸强度为695 kPa,断裂应变为286％,弹性模量为78 kPa).此外,深入研究了不同冷冻-解冻循环次数对水凝胶含水率和溶胀率的影响规律.结果表明:不同冷冻-解冻循环次数(0次、3次、7次)的凝胶含水率为79.3％～81.7％,平衡溶胀率为50.1％～72％,且均在60 min后达到溶胀平衡.该水凝胶有望作为软骨替代材料应用于临床医学领域.