天然高分子多糖雙網(wǎng)絡(luò)自愈合水凝膠的制備與性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-06-06 22:05
水凝膠是一類以水為分散介質(zhì)的高分子網(wǎng)絡(luò)體系,由于其高親水性和生物相容性而在許多領(lǐng)域中得到應(yīng)用,例如藥物輸送、組織工程、傳感器和執(zhí)行器等。傳統(tǒng)的水凝膠在使用時(shí)容易損壞,因而制備具有自愈合能力的水凝膠具有重要意義。目前自愈合水凝膠的研究主要以設(shè)計(jì)功能性單體為主,這類凝膠的力學(xué)性能優(yōu)異但往往需要復(fù)雜的化學(xué)改性或引入非天然的大分子組分,這大大限制了自愈合水凝膠的應(yīng)用。為了解決這一問題,本論文選擇了兩種新穎的天然高分子多糖作為自愈合水凝膠的網(wǎng)絡(luò)主體。同時(shí),為了提高自愈合水凝膠的力學(xué)性能,在其原有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入另一層網(wǎng)絡(luò)以構(gòu)建雙網(wǎng)絡(luò)（DN）水凝膠體系。具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）首先在硼砂溶液中引入刺槐豆膠（LBG）和結(jié)冷膠（Gg）粉末,由于LBG能和硼酸根離子絡(luò)合形成硼酸酯鍵,能賦予水凝膠自愈合性能。接著,當(dāng)水凝膠冷卻到室溫時(shí),Gg分子鏈之間能依靠氫鍵形成雙螺旋結(jié)構(gòu)從而制得LBG/Gg DN水凝膠。紅外證明了凝膠中硼酸酯鍵和氫鍵的形成。拉伸實(shí)驗(yàn)表明Gg的引入能夠大幅提升凝膠的力學(xué)性能,當(dāng)LBG,Gg和硼砂分別添加4 wt%,1.5 wt%和0.2 wt%時(shí)凝膠達(dá)到了最好的自愈合和力學(xué)性能,其拉伸強(qiáng)...
【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
White等人提出的微膠囊愈合原理:（a）裂紋的形成；（b）裂紋使微囊破裂，通過毛細(xì)作用將愈合劑釋放到裂紋平面中；（c）固化劑與催化劑接觸并引發(fā)聚合反應(yīng)[15]
天然高分子多糖雙網(wǎng)絡(luò)自愈合水凝膠的制備與性能研究3圖1-2載有環(huán)氧樹脂（a）和固化劑（b）的微膠囊掃描電鏡圖[16]Figure1-2.SEMimagesofepoxy(a)andhardener(b)-loadedmicrocapsules[16]雖然微膠囊體系自提出以來已經(jīng)得到了很大的完善，但仍然有著不少缺點(diǎn)。一是填充的愈合劑含量有限，用完后材料就失去了愈合能力；二是這類修復(fù)主要是以重新發(fā)生聚合反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)材料本身的性能有很大的影響。與外援型自愈合不同，本征型自愈合不用填充愈合劑。本征型自愈合是依靠材料自身所含有的物理或化學(xué)的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)自愈合的，因而可以對(duì)材料實(shí)行多次修復(fù)，大大延長(zhǎng)了材料的使用壽命。材料的這些可逆反應(yīng)來源于動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵，兩者統(tǒng)稱為超分子化學(xué)，其最早是由Lehn[18]提出的。含有超分子作用的水凝膠具有自愈合能力，當(dāng)一塊水凝膠被切斷并將斷面拼在一起后，斷面上的分子鏈發(fā)生擴(kuò)散從而相互纏繞，在一定的外界刺激（光、熱、pH等）或者無(wú)需刺激下聚合物分子鏈的動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵能重新生成從而完成對(duì)凝膠的修復(fù)。目前應(yīng)用于自愈合水凝膠的超分子作用包括非共價(jià)鍵和動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，如圖1-3[19]所示。其中非共價(jià)鍵包括氫鍵作用、親疏水作用、離子鍵、主客體作用等；動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵包括硼酸酯鍵、亞胺鍵、二硫鍵、酰腙鍵和Diels-Alder反應(yīng)等。圖1-3常見的本征型自修復(fù)體系[19]Figure1-3.Differenttypesofintrinsicself-healingsystems[19]
天然高分子多糖雙網(wǎng)絡(luò)自愈合水凝膠的制備與性能研究3圖1-2載有環(huán)氧樹脂（a）和固化劑（b）的微膠囊掃描電鏡圖[16]Figure1-2.SEMimagesofepoxy(a)andhardener(b)-loadedmicrocapsules[16]雖然微膠囊體系自提出以來已經(jīng)得到了很大的完善，但仍然有著不少缺點(diǎn)。一是填充的愈合劑含量有限，用完后材料就失去了愈合能力；二是這類修復(fù)主要是以重新發(fā)生聚合反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)材料本身的性能有很大的影響。與外援型自愈合不同，本征型自愈合不用填充愈合劑。本征型自愈合是依靠材料自身所含有的物理或化學(xué)的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)自愈合的，因而可以對(duì)材料實(shí)行多次修復(fù)，大大延長(zhǎng)了材料的使用壽命。材料的這些可逆反應(yīng)來源于動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵，兩者統(tǒng)稱為超分子化學(xué)，其最早是由Lehn[18]提出的。含有超分子作用的水凝膠具有自愈合能力，當(dāng)一塊水凝膠被切斷并將斷面拼在一起后，斷面上的分子鏈發(fā)生擴(kuò)散從而相互纏繞，在一定的外界刺激（光、熱、pH等）或者無(wú)需刺激下聚合物分子鏈的動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵能重新生成從而完成對(duì)凝膠的修復(fù)。目前應(yīng)用于自愈合水凝膠的超分子作用包括非共價(jià)鍵和動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，如圖1-3[19]所示。其中非共價(jià)鍵包括氫鍵作用、親疏水作用、離子鍵、主客體作用等；動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵包括硼酸酯鍵、亞胺鍵、二硫鍵、酰腙鍵和Diels-Alder反應(yīng)等。圖1-3常見的本征型自修復(fù)體系[19]Figure1-3.Differenttypesofintrinsicself-healingsystems[19]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]The design,mechanism and biomedical application of self-healing hydrogels[J]. Qiwen Li,Chenlu Liu,Junru Wen,Yongzhi Wu,Yue Shan,Jinfeng Liao. Chinese Chemical Letters. 2017(09)
本文編號(hào)：3215225
【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省
【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
White等人提出的微膠囊愈合原理:（a）裂紋的形成；（b）裂紋使微囊破裂，通過毛細(xì)作用將愈合劑釋放到裂紋平面中；（c）固化劑與催化劑接觸并引發(fā)聚合反應(yīng)[15]
天然高分子多糖雙網(wǎng)絡(luò)自愈合水凝膠的制備與性能研究3圖1-2載有環(huán)氧樹脂（a）和固化劑（b）的微膠囊掃描電鏡圖[16]Figure1-2.SEMimagesofepoxy(a)andhardener(b)-loadedmicrocapsules[16]雖然微膠囊體系自提出以來已經(jīng)得到了很大的完善，但仍然有著不少缺點(diǎn)。一是填充的愈合劑含量有限，用完后材料就失去了愈合能力；二是這類修復(fù)主要是以重新發(fā)生聚合反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)材料本身的性能有很大的影響。與外援型自愈合不同，本征型自愈合不用填充愈合劑。本征型自愈合是依靠材料自身所含有的物理或化學(xué)的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)自愈合的，因而可以對(duì)材料實(shí)行多次修復(fù)，大大延長(zhǎng)了材料的使用壽命。材料的這些可逆反應(yīng)來源于動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵，兩者統(tǒng)稱為超分子化學(xué)，其最早是由Lehn[18]提出的。含有超分子作用的水凝膠具有自愈合能力，當(dāng)一塊水凝膠被切斷并將斷面拼在一起后，斷面上的分子鏈發(fā)生擴(kuò)散從而相互纏繞，在一定的外界刺激（光、熱、pH等）或者無(wú)需刺激下聚合物分子鏈的動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵能重新生成從而完成對(duì)凝膠的修復(fù)。目前應(yīng)用于自愈合水凝膠的超分子作用包括非共價(jià)鍵和動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，如圖1-3[19]所示。其中非共價(jià)鍵包括氫鍵作用、親疏水作用、離子鍵、主客體作用等；動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵包括硼酸酯鍵、亞胺鍵、二硫鍵、酰腙鍵和Diels-Alder反應(yīng)等。圖1-3常見的本征型自修復(fù)體系[19]Figure1-3.Differenttypesofintrinsicself-healingsystems[19]
天然高分子多糖雙網(wǎng)絡(luò)自愈合水凝膠的制備與性能研究3圖1-2載有環(huán)氧樹脂（a）和固化劑（b）的微膠囊掃描電鏡圖[16]Figure1-2.SEMimagesofepoxy(a)andhardener(b)-loadedmicrocapsules[16]雖然微膠囊體系自提出以來已經(jīng)得到了很大的完善，但仍然有著不少缺點(diǎn)。一是填充的愈合劑含量有限，用完后材料就失去了愈合能力；二是這類修復(fù)主要是以重新發(fā)生聚合反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，這對(duì)材料本身的性能有很大的影響。與外援型自愈合不同，本征型自愈合不用填充愈合劑。本征型自愈合是依靠材料自身所含有的物理或化學(xué)的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)自愈合的，因而可以對(duì)材料實(shí)行多次修復(fù)，大大延長(zhǎng)了材料的使用壽命。材料的這些可逆反應(yīng)來源于動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵，兩者統(tǒng)稱為超分子化學(xué)，其最早是由Lehn[18]提出的。含有超分子作用的水凝膠具有自愈合能力，當(dāng)一塊水凝膠被切斷并將斷面拼在一起后，斷面上的分子鏈發(fā)生擴(kuò)散從而相互纏繞，在一定的外界刺激（光、熱、pH等）或者無(wú)需刺激下聚合物分子鏈的動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵能重新生成從而完成對(duì)凝膠的修復(fù)。目前應(yīng)用于自愈合水凝膠的超分子作用包括非共價(jià)鍵和動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，如圖1-3[19]所示。其中非共價(jià)鍵包括氫鍵作用、親疏水作用、離子鍵、主客體作用等；動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵包括硼酸酯鍵、亞胺鍵、二硫鍵、酰腙鍵和Diels-Alder反應(yīng)等。圖1-3常見的本征型自修復(fù)體系[19]Figure1-3.Differenttypesofintrinsicself-healingsystems[19]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]The design,mechanism and biomedical application of self-healing hydrogels[J]. Qiwen Li,Chenlu Liu,Junru Wen,Yongzhi Wu,Yue Shan,Jinfeng Liao. Chinese Chemical Letters. 2017(09)
本文編號(hào)：3215225
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