本文關(guān)鍵詞：γ-聚谷氨酸水凝膠的制備、表征及應(yīng)用研究

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【摘要】：Y-聚谷氨酸(γ-PGA)是一種由微生物發(fā)酵得到的聚氨基酸材料,交聯(lián)后可形成具有高吸水性、生物可相容性、化學(xué)易修飾性和生物可降解性的水凝膠。近年來,由于其優(yōu)良的特性,γ-PGA水凝膠在紡織、醫(yī)藥、組織工程、食品、污水處理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前,制備化學(xué)交聯(lián)型γ-PGA水凝膠常用醚類、醛類等有毒害作用的交聯(lián)劑,而且γ-PGA水凝膠在應(yīng)用中出現(xiàn)了對(duì)離子敏感、整理后織物耐洗牢度較差等問題。因此,如何使用更加安全高效的交聯(lián)劑制備γ-PGA水凝膠,發(fā)現(xiàn)γ-PGA水凝膠在金屬離子溶液中的溶脹規(guī)律,并且提高γ-PGA水凝膠整理后的耐洗牢度成為亟待解決的問題。本文通過碳二亞胺中介聚合交聯(lián)技術(shù)制備了一種生物相容性良好、可降解的pH敏感型γγ-聚谷氨酸／ε-聚賴氨酸(γ-PGA/ε-PL)水凝膠,通過紅外光譜及X射線光電子能譜證明了γ-PGA與εε-PL通過酰胺鍵交聯(lián),反應(yīng)效率達(dá)到96.1%。掃描電鏡發(fā)現(xiàn)γ-PGA/ε-PL水凝膠的表面多皺且無孔,截面有約20 u m孔徑的規(guī)則孔洞。本課題衍生發(fā)明了快速定量測(cè)試透視等級(jí)的視力表法,并將其應(yīng)用于γ-PGA/ε-PL凝膠透光性能的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)其透光性能良好。壓縮測(cè)試發(fā)現(xiàn)εε-PL及交聯(lián)劑用量的增多都能改善水凝膠機(jī)械性能。溶脹動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)γ-PGA/ε-PL水凝膠在去離子水的溶脹中符合Voigt模型,ε,-PL及交聯(lián)劑用量的增多都會(huì)降低其溶脹性能；但其在生理鹽水及磷酸鹽緩沖液中具有離子敏感性,溶脹行為符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,且離子敏感性受ε-PL含量影響較大但幾乎不受交聯(lián)劑用量影響。而且,γ-PGA/ε-PL凝膠具有pH敏感性,可智能調(diào)節(jié)溶液pH為5。細(xì)胞培養(yǎng)及降解實(shí)驗(yàn)表明,γ-PGA/ε-PL凝膠生物相容性優(yōu)良且可降解,是一種極具前景的生物材料。其次,本文研究了γ-PGA水凝膠對(duì)三種不同價(jià)態(tài)金屬離子(Na+、Ca2+、Fe3+)的吸附規(guī)律,及溶液濃度等因素對(duì)吸附的影響,并對(duì)其吸附前后的結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了觀察。發(fā)現(xiàn)隨著金屬離子價(jià)態(tài)與濃度的提高,離子對(duì)凝膠的電荷屏蔽效應(yīng)越強(qiáng),凝膠溶脹度越低。掃描電鏡結(jié)果表明,吸附氯化鈉的凝膠中可觀察到結(jié)晶：吸附氯化鈣的凝膠中可觀察到規(guī)則孔洞；吸附三氯化鐵的凝膠中可觀察到塌縮的孔洞。最后,本文使用了γ-PGA水凝膠與水性聚氨酯制備的高吸水整理劑對(duì)滌綸針織物進(jìn)行吸濕速干整理,研究了配比對(duì)整理劑流變性質(zhì)的影響,流變性研究說明其適用于整理織物。對(duì)整理后織物各項(xiàng)性能進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,發(fā)現(xiàn)均達(dá)到吸濕速干織物要求。而且整理后織物的彎曲強(qiáng)度及彎曲滯后量均升高為未整理織物的兩倍,織物變得更為硬挺。通過添加水性聚氨酯作為粘合劑,整理后織物的耐皂洗性能可達(dá)到半耐久牢度。
【關(guān)鍵詞】：γ-聚谷氨酸 ε-聚賴氨酸 水凝膠 溶脹動(dòng)力學(xué) pH敏感性 生物相容性 金屬離子 吸濕速干整理
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O648.17
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 前言11-23
• 1.1 單組份聚氨基酸類水凝膠11-13
• 1.1.1 聚谷氨酸水凝膠11-12
• 1.1.2 聚賴氨酸水凝膠12
• 1.1.3 聚天冬氨酸水凝膠12-13
• 1.2 復(fù)合聚氨基酸類水凝膠13-14
• 1.2.1 聚谷氨酸類復(fù)合水凝膠13
• 1.2.2 聚賴氨酸類復(fù)合水凝膠13-14
• 1.2.3 聚天冬氨酸類復(fù)合水凝膠14
• 1.3 聚氨基酸類水凝膠的應(yīng)用14-16
• 1.3.1 藥物載體材料14-15
• 1.3.2 組織工程材料15
• 1.3.3 環(huán)境領(lǐng)域15-16
• 1.4 水凝膠纖維16-20
• 1.4.1 水凝膠纖維的制備方法16-17
• 1.4.2 水凝膠纖維的刺激響應(yīng)性能17-18
• 1.4.3 水凝膠纖維在紡織上的應(yīng)用18-20
• 1.5 課題研究目的及意義20-23
• 第二章 理論部分23-27
• 2.1 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的交聯(lián)機(jī)理23-24
• 2.2 水凝膠的溶脹機(jī)理24
• 2.3 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的pH敏感性原理24-27
• 第三章 實(shí)驗(yàn)材料和方法27-41
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器27-29
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)織物27
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑27-28
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備28-29
• 3.2 制備及整理方法29-30
• 3.2.1 γ-聚谷氨酸水凝膠的制備29
• 3.2.2 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的制備29-30
• 3.2.3 高吸水整理劑的制備30
• 3.2.4 高吸水整理劑整理方法30
• 3.3 結(jié)構(gòu)表征方法30-31
• 3.3.1 紅外波譜分析(FTIR)30-31
• 3.3.2 X射線光電子能譜分析(XPS)31
• 3.3.3 掃描電子顯微鏡分析(SEM)31
• 3.4 水凝膠性能測(cè)試31-34
• 3.4.1 水凝膠凝膠時(shí)間的測(cè)定31
• 3.4.2 水凝膠透光性能的測(cè)定31-32
• 3.4.3 水凝膠溶脹動(dòng)力學(xué)測(cè)定32
• 3.4.4 溶脹動(dòng)力學(xué)方程的擬合32-33
• 3.4.5 水凝膠pH敏感性的評(píng)價(jià)33
• 3.4.6 水凝膠生物相容性評(píng)價(jià)33-34
• 3.4.7 水凝膠降解動(dòng)力學(xué)測(cè)定34
• 3.5 織物性能測(cè)試34-41
• 3.5.1 織物標(biāo)準(zhǔn)回潮率的測(cè)試34
• 3.5.2 滴水?dāng)U散時(shí)間的測(cè)試34-35
• 3.5.3 吸水率測(cè)試35
• 3.5.4 芯吸高度的測(cè)試35-36
• 3.5.5 蒸發(fā)速率的測(cè)定36-37
• 3.5.6 液態(tài)水分管理系統(tǒng)(MMT)測(cè)試37
• 3.5.7 織物抗彎強(qiáng)度的測(cè)試37-38
• 3.5.8 織物風(fēng)格(KES)測(cè)試38
• 3.5.9 耐皂洗牢度測(cè)試38-41
• 第四章 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的制備及性能表征41-61
• 4.1 投料比與交聯(lián)劑用量對(duì)水凝膠交聯(lián)的影響41-43
• 4.1.1 投料比對(duì)交聯(lián)反應(yīng)的影響41-42
• 4.1.2 交聯(lián)劑用量對(duì)交聯(lián)反應(yīng)的影響42-43
• 4.1.3 凝膠時(shí)間的測(cè)定43
• 4.2 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的結(jié)構(gòu)表征43-47
• 4.2.1 紅外光譜分析43-44
• 4.2.2 X射線光電子能譜分析44-46
• 4.2.3 掃描電子顯微鏡分析46-47
• 4.3 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠透光性能47-50
• 4.3.1 視力表法的建立47-48
• 4.3.2 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠透光性能檢測(cè)結(jié)果48-50
• 4.4 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠機(jī)械性能50-52
• 4.4.1 投料比對(duì)機(jī)械性能的影響50-51
• 4.4.2 交聯(lián)劑用量對(duì)機(jī)械性能的影響51-52
• 4.5 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的溶脹行為52-57
• 4.5.1 在去離子水中52-53
• 4.5.2 在生理鹽水中53-55
• 4.5.3 在磷酸鹽緩沖液中55-57
• 4.6 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的pH敏感性57-58
• 4.7 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的生物相容性58-59
• 4.8 γ-聚谷氨酸/ε-聚賴氨酸水凝膠的降解動(dòng)力學(xué)59-61
• 第五章 γ-聚谷氨酸水凝膠對(duì)金屬離子的吸附研究61-71
• 5.1 不同價(jià)態(tài)金屬離子的吸附動(dòng)力學(xué)曲線61-63
• 5.2 NaCl濃度對(duì)NaCl溶液吸附的影響63-65
• 5.3 CaCl_2濃度對(duì)CaCl_2溶液吸附的影響65-68
• 5.4 FeCl_3濃度對(duì)FeCl_3溶液吸附的影響68-69
• 5.5 吸附不同金屬離子后SEM結(jié)構(gòu)分析69-71
• 第六章 γ-聚谷氨酸水凝膠對(duì)滌綸織物的親水整理71-85
• 6.1 高吸水整理劑流變性質(zhì)研究71-73
• 6.1.1 高吸水整理劑的流變性質(zhì)71-72
• 6.1.2 γ-聚谷氨酸及水凝膠質(zhì)量濃度對(duì)高吸水整理劑粘度的影響72-73
• 6.1.3 粘合劑濃度對(duì)高吸水整理劑流變性的影響73
• 6.2 高吸水整理劑對(duì)回潮率的影響73-75
• 6.2.1 水凝膠質(zhì)量濃度對(duì)回潮率的影響73-74
• 6.2.2 粘合劑濃度對(duì)織物回潮率的影響74-75
• 6.3 滴水?dāng)U散時(shí)間75-76
• 6.4 吸水率測(cè)試76-77
• 6.5 吸高度測(cè)試77-78
• 6.6 織物蒸發(fā)速率曲線78-79
• 6.7 MMT測(cè)試79-80
• 6.8 抗彎強(qiáng)度測(cè)試80-81
• 6.9 織物風(fēng)格測(cè)試81-82
• 6.10 耐皂洗牢度測(cè)試82-83
• 6.11 綜合評(píng)價(jià)83-85
• 第七章 結(jié)論與展望85-87
• 7.1 結(jié)論85-86
• 7.2 展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-95
• 發(fā)表論文與參加科研情況95-97
• 致謝97

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