论文部分内容阅读
纳米复合水凝胶(Nanocomposite hydrogel, NC gel)作为一种含水率高达80%-90%,力学强度高达几十兆帕的材料,融合了纳米材料的尺寸效应和界面效应,具有独特的三维网络结构,集吸水、保水、缓释、柔软和优异的机械性能于一体。本论文通过水热法和模板法制备了针状与棒状的羟基磷灰石(HA),对HA分散性能、形貌及结构表征,发现模板法比水热法制备的HA结晶度更高,纯度更好,热稳定性和分散性能更加优异。将模板法合成的HA分散于AM的水溶液中,过硫酸钾-亚硫酸氢钠(KPS-SBS)为复合引发剂,通过原位复合聚合,制备了PAM-HA纳米复合水凝胶。经过拉伸、打结拉伸、负载、压缩、回弹等一系列力学性能测试,结果表明该材料断裂伸长率为1570.76%,拉伸强度为957.86 kPa,拉伸模量为61.41 kPa,并且具有优异的抗形变与抗疲劳能力。用SEM.对冷冻干燥后的样品进行表征,表明所得产品为多孔连贯的三维网络结构材料,PAM-HA纳米复合水凝胶有良好的吸水溶胀性能,溶胀比达1014.76%。以ZrOCl2—8H2O和磷酸溶液为反应原料,通过水热一步法,合成α-磷酸氢锆(α-ZrP)晶体。当磷酸溶液的浓度为反应物3 mol/L与6 mol/L时,产品α-ZrP-3M与α-ZrP-6M的产率却分别高达88.1%与95.8%。通过水热一步法可以制得高结晶度的具有六边菱形层状结构α-ZrP-3M和α-ZrP-6M, α-ZrP-3M粒径分布宽,粒径分布范围为100-500 nm;α-ZrP-6M粒径分布窄,粒径均为500 nm左右,α-ZrP-6M比α-ZrP-3M的晶型结构更为完美,结晶度更高。同样说明了反应原料磷酸浓度的提高,有利于生成结晶度更高的α-ZrP。以丙烯酰胺为单体,分别以α-ZrP-3M和α-ZrP-6M为物理交联剂,采用原位聚合法制得了PAM-ZrP(3M)-10、 PAM-ZrP(3M)-20、PAM-ZrP(6M)-10和PAM-ZrP(6M)-20四组纳米复合水凝胶,对应的断裂伸长率分别达到了1533.37%、1873.43%、1963.90%、1976.10%,对应的拉伸强度分别为203.75 kPa、2766.34 kPa、866.77 kPa、2069.23 kPa,对应的拉伸模量分别为13.85 kPa、147.68 kPa、45.33 kPa、104.72 kPa,表现出了优异的拉伸性能和力学强度。制备的HA及a-ZrP纳米复合水凝胶具有优异的机械性能和较高的溶胀比。为制备高强度的水凝胶,以满足其在医学工程领域的应用开拓了新的途径。