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半纤维素是自然界中含量居第二位的天然碳水化合物,约占植物纤维原料总量的20%~35%。半纤维素具有一定的亲水性、可生物降解性和生物相容性。以半纤维素为原料制备的水凝胶保留了半纤维素的优良特性,使得水凝胶在水处理和药物缓释领域具有良好的应用前景。通过化学改性将半纤维素转化为侧链带有双键的大分子交联剂是制备此类水凝胶的一种有效途径。本文主要开展了以下研究工作:1.用马来酸酐改性玉米芯半纤维素得到酰化半纤维素。研究了马来酸酐的用量和催化剂无水LiOH用量对酰化半纤维素的取代度和收率的影响。研究结果表明,马来酸酐被成功接枝到半纤维素链上。随着马来酸酐用量的增加,酰化半纤维素的取代度增加,而其收率降低。适量添加LiOH有利于提高酰化半纤维素的取代度。2.以取代度为0.42的酰化半纤维素为交联剂,丙烯酸为单体,在过硫酸铵和四甲基乙二胺的引发下聚合形成凝胶。研究了丙烯酸和木素磺酸钠的用量对水凝胶性能的影响以及水凝胶对亚甲基蓝的吸附性能。通过对水凝胶中木素在不同溶剂体系中的溶解性进行分析,认为凝胶中的木素磺酸钠以半互穿或互穿的形式存在。木素磺酸钠的添加能使水凝胶收率降低甚至不能成胶,但对所生成的水凝胶孔径的影响较小。当木素磺酸钠与酰化半纤维素的质量比为1:6和1:3时,水凝胶分别具有最大溶胀率253g/g(去离子水中)和对亚甲基蓝(200mg/L)的最大吸附量362mg/g。此类水凝胶具有pH和离子强度(Na+)双重敏感性,并且具有较好的循环利用性能。水凝胶对亚甲基蓝的吸附过程满足准二级动力学模型,吸附热力学数据更符合Langmuir吸附模型。3.以取代度为0.84的酰化半纤维素为交联剂,N-异丙基丙烯酰胺和衣康酸为单体,PVA为增强剂,在过硫酸铵和四甲基乙二胺的引发下成胶。研究了衣康酸用量对水凝胶性能的影响,水凝胶对小鼠成纤维细胞的细胞相容性和水凝胶对模型药物水杨酸的缓释性能。研究结果表明,此类温敏性水凝胶的低临界溶液温度(LCST)随着衣康酸用量的增加而增加。当N-异丙基丙烯酰胺质量和衣康酸质量比为96:4时,水凝胶的LCST接近人体温度(约38°C)。随着衣康酸用量的增加,此类水凝胶的孔径和溶胀率都具有增大趋势。此外,水凝胶具有较好的温度和pH敏感性。PVA的添加能够提高水凝胶的压缩强度。水凝胶对小鼠胚胎成纤维细胞的细胞活性没有明显的抑制作用,显示了较好的细胞相容性。在模拟胃肠液中,水凝胶对水杨酸具有较好的缓释性能。