纳米凝胶水分散体/超分子复合水凝胶的制备及流变学性能研究

论文摘要

聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）纳米凝胶为粒径在11000nm的温敏性水凝胶纳米粒,其分散体具有显著的触变性和快速温度响应性。较高浓度的PNIPAM纳米凝胶水分散体在其低的临界溶解温度（LCST）附近还可发生溶胶-凝胶相转变,由此可作为可注射材料,用于介入治疗、药物载体和组织工程等。但其临界可凝胶化浓度较高（～10 wt/V%）,由此带来溶胶态黏度较大、成本高、不利于临床使用等缺陷。低分子量的水性凝胶因子（gletor）仅需极低的含量（0.1～2 wt%）,就可以使水凝胶化,形成超分子水凝胶,但其凝胶强度不高。基于此,本论文将PNIPAM纳米凝胶分散体加入到一种双亲性的L-苯丙氨酸酸衍生物(TC18PheBu)中,有望降低纳米凝胶的可凝胶化浓度和黏度,并增强溶胶态的流动性和凝胶态的强度。主要内容如下:（1）TC18PheBu水性凝胶因子的合成、纯化以及表征。按文献方法合成了TC18PheBu水性凝胶因子,IR和核磁图谱证实了其结构。（2）水性凝胶因子TC18PheBu和PNIPAM纳米凝胶分散体组成的复合体系的最低凝胶化浓度、相转变温度等的测试与表征。结果表明,低浓度PNIPAM纳米凝胶分散体的加入大大降低了凝胶因子TC18PheBu的最低凝胶化浓度,且纳米凝胶用量越多,凝胶因子最低凝胶化浓度也就越低。DSC测试结果显示凝胶因子形成的纯水凝胶的相转变温度只有一个,但当加入PNIPAAm纳米凝胶分散体形成复合凝胶后,由于纳米凝胶分散体的体积收缩和凝胶因子TC18PheBu的三维网络结构坍塌致使其具有两个相转变温度。（3）水性凝胶因子TC18PheBu和PNIPAM纳米凝胶分散体组成的复合体系的微观结构表征。偏光显微镜（POM）、场发射扫描电镜（F-SEM）、原子力显微镜（AFM）的结果显示,凝胶因子TC18PheBu形成的纯水凝胶具有典型的三维网络状结构,然而PNIPAM纳米凝胶分散体的加入会破坏这种三维网络状结构,加入的纳米凝胶分散体的浓度越高,这种破坏作用也越大。（4）复合水凝胶的流变学性能研究。含有不同浓度的纳米凝胶分散体的复合水凝胶的流变性能与仅含有凝胶因子TC18PheBu的纯水凝胶相比较,复合凝胶的弹性模量和粘性模量都大大增强,这说明加入了纳米凝胶分散体能够增强凝胶的强度、机械性能和形变回复能力。但加入的纳米凝胶分散体过高,会导致复合水凝胶的弹性模量和粘性模量下降,但需指出的是,复合凝胶体系仍比纯水凝胶的模量高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超分子水凝胶
• 1.3 聚（N-异丙基丙烯酰胺）类温敏纳米凝胶的研究
• 1.4 本论文研究意义及主要内容
• 2 实验部分
• 2.1 凝胶因子的合成制备
• 2.2 最低凝胶化浓度测定
• 2.3 凝胶相转变温度的测定
• 2.4 凝胶的自组装形貌与结构的表征
• 2.5 凝胶的流变学行为研究
• 3 结果与讨论
• 3.1 凝胶因子的表征结果
• 3.2 最低凝胶化浓度的讨论
• 3.3 凝胶相转变温度的讨论
• 3.4 凝胶的自组装形貌与结构的表征结果与讨论
• 3.5 凝胶的流变学性能的研究与讨论
• 4 结论
• 致谢
• 参考文献