【摘 要】
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聚乙烯醇(Poly vinyl alcohol,PVA)作为具有特殊物理和化学性质的高分子,具有良好的生物相容性、化学稳定性以及生物降解性,是生物医学、组织工程等领域具有广阔应用前景的生物替代和修复材料。这主要是因为PVA主链上含有大量的羟基,可以产生分子内和分子间氢键,并且可以和其他的功能性基团发生化学反应。因此,深入研究PVA水凝胶结构-性能关系对于制备高性能的PVA水凝胶材料具有重要意义。本
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聚乙烯醇(Poly vinyl alcohol,PVA)作为具有特殊物理和化学性质的高分子,具有良好的生物相容性、化学稳定性以及生物降解性,是生物医学、组织工程等领域具有广阔应用前景的生物替代和修复材料。这主要是因为PVA主链上含有大量的羟基,可以产生分子内和分子间氢键,并且可以和其他的功能性基团发生化学反应。因此,深入研究PVA水凝胶结构-性能关系对于制备高性能的PVA水凝胶材料具有重要意义。本文的研究内容如下:1.选择了生物相容性良好的PVA和天然高分子透明质酸(hyaluronic acid,HA)作为原料,制备了PVA/HA水凝胶,并研究了冻融循环次数以及HA的含量对水凝胶微观结构和宏观性能的影响。研究结果表明水凝胶的力学模量随着冻融循环次数的增加而增强,但会随着HA含量的增加而减弱,这主要取决于水凝胶中PVA结晶度的变化以及其对水凝胶交联度的影响。固体核磁质子双量子技术进一步在分子水平上揭示了水凝胶微观网络结构的变化,从而在一定程度上建立凝胶网络交联度与宏观力学性能之间的关系。2.制备了PVA/HA-Fe3+物理双网络水凝胶,研究了Fe3+浓度对物理双网络水凝胶微观结构和宏观性能的影响。核磁共振在原子水平上证明了Fe3+与HA之间的配位结构,并清晰地揭示了HA与PVA以及PVA与PVA之间的氢键相互作用。同时,水凝胶的力学模量随着Fe3+浓度的增加先增强后减弱,但是过高的Fe3+浓度会破坏了PVA的晶体结构,导致力学模量下降。3.利用液体核磁和固体核磁技术对PVA和BA的配位结构进行了研究,对pH值、温度以及浓度的影响进行了探究,研究结果表明PVA-BA主要以三配位结构的形式存在,同时会存在少量的四配位结构。本论文深入探索了影响PVA/HA物理双网络水凝胶微观网络结构和力学性能的主要因素,同时利用液体和固体核磁技术阐明了PVA-BA的配位结构,从而在一定程度上建立了材料微观结构与宏观性能之间的联系,为新型高性能水凝胶的设计和制备提供理论指导。
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