聚乙烯醇(PVA)及其复合水凝胶，因其无毒、含水量高、具有良好的力学性能和生物相容性、为细胞的增殖与分化提供更接近于天然软骨细胞外基质的微环境，在制备关节软骨修复和替代材料等方面受到广泛重视。研究其生物相容性、材料的应用功能和材料的物理化学性质之间的关系，对推进人工组织材料的研发是重要而有益的。生物组织材料的物理化学性质在许多方面不同于传统的物相体系，对其独特信息的表征需要对传统物理化学的研究方法进行思考和探索。基于上述研究意义，本文开展了PVA水凝胶软骨修复材料的物理化学性质研究。　　 单独的PVA水凝胶并不能满足软骨修复材料的要求。将两种或多种高分子共聚，一方面改进了凝胶的结构和性能，使其更接近于应用要求：另一方面，它提供了有关结构与性质之间关系的信息，构成了一个适合作物理化学研究的模型体系。本文针对那些有助于提高生物相容性的复合水凝胶模型体系，开展物理化学性质研究，即：PVA/葡聚糖复合水凝胶（第2章），PVA/壳聚糖复合水凝胶（第3章），PVA/PVP复合水凝胶（第4章），PVA/壳聚糖/羟基磷灰石复合水凝胶（第5章）。通过冷冻解冻物理交联方法制备复合水凝胶。主要考察凝胶体系的热失水动力学，等温溶胀动力学，平衡含水量和结晶度，以及凝胶的拉伸强度等性质：考察体系的性质随组成的变化；以及样品制备过程的控制条件对上述性质的影响。　　 热失水动力学研究表明：凝胶的失水过程可以视为液态水的汽化过程。利用Kissinger和FWO的“无模型等转化率”方法，获得各凝胶体系的非等温失水活化能与转化率的关系，即转化率增大，活化能降低。PVA凝胶中添加葡聚糖、PVP，使其失水活化能有所减小；添加壳聚糖，失水活化能有所增加。而各添加组分均使水分子的扩散活化能有所增加。　　 平衡水含量与溶胀动力学研究表明：冷冻熔融循环次数对凝胶的平衡水含量有很大的影响。所列复合水凝胶的含水量均较单独PVA水凝胶升高。对于PVA/葡聚糖水凝胶，溶胀速率常数随葡聚糖含量增多而减小；对于其它复合凝胶体系，速率常数随添加的组分的含量增加呈现先减小后增大的现象，即有一个极小值存在。　　 结晶度结果表明：通过反复冷冻解冻可以提高水凝胶的结晶度；PVA中加入其它组分，使干凝胶的熔融焓减小，结晶度减小。表明复合组分干扰了PVA的网络结构。　　 将PVA/壳聚糖/羟基磷灰石复合凝胶浸泡于37℃的模拟体液(SBF)中，其表面有羟基磷灰石形成。这有利于凝胶与骨骼的结合。　　 力学拉伸实验表明：反复冷冻解冻循环次数达到3次以上，可使水凝胶具有更好的拉伸强度。复合凝胶中加入羟基磷灰石，可改善复合水凝胶的力学性能。