PNIPA-LDHs納米復(fù)合可注射性水凝膠的制備與表征.pdf

1、聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠(PNIPA)同時(shí)具有親水集團(tuán)酰胺基和疏水基團(tuán)異丙基，是一種具有溫度敏感性能的智能水凝膠，具有良好的彈性、可塑性、可注射性、生物相容性，易加工和低污染等特點(diǎn)，并且其最低臨界溶解溫度(LCST)與人體的生理學(xué)溫度接近，有望成為活性細(xì)胞如軟骨細(xì)胞的載體材料，用于軟骨組織再生修復(fù)領(lǐng)域。但是，傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)的PNIPA水凝膠含水量較少，溶脹率較低，穩(wěn)定性較差，所以其應(yīng)用范圍比較小。
　　類(lèi)水滑石(LDHs)的主體由

2、二價(jià)和三價(jià)金屬離子的氫氧化物構(gòu)成，是具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的混合金屬氫氧化物。LDHs具有良好的生物相容性及生物可降解性，并可以在很多高分子聚合物中實(shí)現(xiàn)納米分散，從而大大提高高分子聚合物的機(jī)械強(qiáng)度和力學(xué)性能。所以LDHs粒子被看作是一種制備有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料的理想組分。
　　本文將無(wú)機(jī)LDHs納米粒子添加到PNIPA水凝膠網(wǎng)絡(luò)中，成功制備出PNIPA/LDHs納米復(fù)合水凝膠，并通過(guò)改變無(wú)機(jī)LDHs粒子添加量研究其對(duì)復(fù)合凝膠體系性能的影響

3、。
　　本論文的研究工作由以下兩部分組成:
　　1.采用穩(wěn)態(tài)共沉淀法制備Mg-Al-LDHs樣品，并對(duì)其進(jìn)行表征。表征結(jié)果表明合成的LDHs晶體粒子均勻，晶相單一，晶體結(jié)構(gòu)一致且結(jié)晶度較好，具有較高的熱穩(wěn)定性，可作為無(wú)機(jī)納米粒子添加到PNIPA水凝膠中改善其性能。
　　2.以異丙基丙烯酰胺為原料，四甲基乙二胺為促進(jìn)劑，過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑，加入一定量的LDHs溶膠，制備PNIPA/LDHs納米復(fù)合水凝膠。通過(guò)改變LDHs的

4、添加量，研究了無(wú)機(jī)納米粒子摻雜濃度對(duì)復(fù)合水凝膠結(jié)構(gòu)、形貌、性能的影響。FT-IR結(jié)果顯示，PNIPA與LDHs粒子結(jié)合緊密，比較難洗脫，發(fā)生了分子級(jí)別的物理互配，沒(méi)有新的化學(xué)鍵生成。SEM測(cè)試結(jié)果顯示隨著凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中納米LDHs粒子的添加量增加，復(fù)合凝膠的表面變得粗糙不平，孔洞增多，使凝膠性能增強(qiáng)。納米LDHs添加量的增加將會(huì)使溶脹比(SR)升高;納米復(fù)合凝膠的退脹速率加快，即加快了對(duì)水的釋放速率，保水率下降。結(jié)合SEM測(cè)試結(jié)果分析，

5、原因在于納米LDHs粒子使得復(fù)合水凝膠形成較多較大的孔洞結(jié)構(gòu)，一方面增加了含水量，另一方面使水的進(jìn)出更加通暢。復(fù)合凝膠的透光率實(shí)驗(yàn)表明PNIPA/LDHs納米復(fù)合水凝膠成功合成，且具有較好的溫度敏感性，在33℃左右可實(shí)現(xiàn)溶膠-凝膠的可逆性變化，表明其最低臨界溶解溫度(LCST)約在33℃左右。DSC測(cè)試結(jié)果表明，LDHs粒子的添加基本不影響復(fù)合凝膠的LCST，均在33℃左右不變，且不同LDHs含量復(fù)合凝膠的凝膠化時(shí)間均在100s左右，說(shuō)

6、明了納米LDHs的添加并未改變聚合物的分子結(jié)構(gòu)，屬于物理作用。TG-DTG結(jié)果表明，添加LDHs粒子可使復(fù)合凝膠的熱穩(wěn)定性能得到較大提升。
　　本實(shí)驗(yàn)制備的PNIPA/LDHs納米復(fù)合水凝膠兼具納米粒子熱穩(wěn)定和PNIPA溫敏性的優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合材料熱穩(wěn)定性增加，但LCST基本不變，膠凝時(shí)間基本不變，且復(fù)合材料具有較好的熱可逆性;溶脹速率、最大吸水量、退溶脹速率均與LDHs的添加量有關(guān)。其原因可能是LDHs具有較高的正電荷和表面多羥基，可