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摘 要

聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性的半晶聚合物，它是由聚醋酸乙烯(PVAC)水解而成的，在分子链上含有许多极性羟基。由于其优异的光学、力学性质，近年来被广泛地应用于各个领域。本论文以聚乙烯醇(PVA)为母体，通过冷冻-解冻的方法制备了聚乙烯醇(PVA)水凝胶，并对目标产物的结构采用红外测试的方法进行了表征，确定了凝胶中PVA的结构。接着通过改变冷冻-解冻次数这一手段，进行了多组实验，来研究冷冻-解冻次数对PVA水凝胶吸水性能、溶胀性能和透光性能的影响。最终得到了次数较多的PVA水凝胶具有较好的吸水性、溶胀性和透光性这一结论，并进行了归纳与总结。同时对PVA水凝胶的应用进行了展望。

本文研究的性能测试手段，为日后深入探索PVA水凝胶的其它性能及应用夯实了基础，并增添了一定的参考依据。

关键词：冷冻-解冻 聚醋酸乙烯酯 聚乙烯醇

ABSTRACT

Poly(vinyl alcohol) (PVA) is a water-soluble polymer that results from the hydrolysis of polyvinyl acetate and contains many polar hydroxyl groups on the molecular chain. Because this chain can be easily formed by hydrogen bonds and has a symmetrical and regular structure, it exhibits good filmability, water solubility, emulsification, and adhesion. It is discovered that polyvinyl alcohol hydrogel prepared using the freezing/thawing method can self-repair at room temperature without the need for any stimulus or healing agent. The autonomous self-healing process can be fast for mechanically strong PVA hydrogel yielding a high fracture stress.High mechanical strength and high elasticity are a few of the attributes to these materials that make them suitable for artificial tissue and contact lens applications. The choice of PVA for ophthalmic applications is stipulated by its high transparency, good wettability, excellent biocompatibility, and nonadherent proper- ties related to the abundance of hydroxyl groups along its chains.

In this thesis, A physical method of gelation and solidification of poly(vinyl alcohol) (PVA) has been examined to avoid component leaching associated with traditional chemical cross-linking techniques.

Keywords: Freeze/Thawed; PVA(polyvinyl Alcohol); PVAC(polyvinyl acetate)

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

1.1 水凝胶的概述 1

1.2 聚乙烯醇(PVA)水凝胶的概述 2

1.2.1 聚乙烯醇(PVA)的概述 2

1.2.2 聚乙烯醇(PVA)水凝胶的特性 2

1.2.3 聚乙烯醇(PVA)水凝胶的制备 3

1.2.2 聚乙烯醇(PVA)水凝胶的应用 4

1.3 本文主要研究的内容、目的和意义 4

第二章 实验内容 5

2.1 引言 5

2.2 实验药品及试剂 5

2.2 实验仪器 5

2.3 实验步骤 6

2.4 本章小结 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 红外表征结果 10

3.2 PVA水凝胶透光率的测定 11

3.3 PVA水凝胶的吸水率的测定 12

3.4 本章小结 13

第四章 结果与展望 15

4.1 结论 15

4.2 展望 15

参考文献 16

致 谢 19

第一章 引言

1.1 水凝胶的概述

高分子凝胶是由线性高分子链通过交联形成三维网状结构，能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的一种胶态物质。分子内含有亲水性基团和疏水性基团的交联型高分子，在凝胶的交网格里面，亲水基团朝里，疏水基团朝外，亲水基团与水分子以氢键的方式结合，而疏水基团则在外形成屏障间隔不同的内部亲水网格，起到容纳水分子的容器作用。按照分散相介质的不同可以分为：水类凝胶(hydra)、醇类凝胶(alcogel)和气类凝胶(aerogel)等^[8]。

水凝胶的结构类似于大分子的人体组织，具有良好的生物相容性和生物降解性等优点，且其有高透明度、良好的润湿性、优良的生物相容性和不附着性的优良特性，故近年来水凝胶被广泛地用于生物医学应用领域。如制成生物聚合体水凝胶(包括胶原蛋白,纤维素,明胶,壳质和壳聚糖等)，这些聚合体均对生物医学领域的应用有很大的帮助。同时水凝还被广泛应用于眼保健中，因为其具有高透光性、润湿性等性能，可以用来矫正屈光性错误、化妆品和装饰性的眼部设备、治疗药物输送的工具、绷带镜片、巩膜屈曲材料、角膜再生支架，甚至是用于诊断目的眼部无线电子传感器等^[18]。

近十几年来，一种被广泛应用的凝胶合成材料是聚乙烯醇(PVA)，在医学领域它可以被用作滴眼剂的增粘剂和隐形眼镜中一种内在的润滑剂，从而保持水分而使得眼睛保持润湿。它也可以作为隐形眼镜的基质形成材料或者作为巩膜的屈曲材料使用^[4]。同时普通水凝胶镜片的含水率在20%-40%之间，而聚乙烯醇(PVA)水凝胶镜片的含水率在50%到75%之间^[5]。相比传统的水凝胶材料，PVA水凝胶具有很大的应用价值。

1.2 聚乙烯醇(PVA)水凝胶的概述

1.2.1 聚乙烯醇(PVA)的概述

聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol)，简称为PVA，属于热塑性树脂，外表为无色胶乳或无色透明珠状固体，易溶于芳烃、酮、醇、酯和三氯甲烷。工业上的制备一般是以聚醋酸乙烯（Polymer vinyl acetate，简称PVAC，由醋酸乙烯聚合而得的无定形聚合物，又称为醋酸乙烯树脂，属于热塑性树脂，皮相为无色胶乳或无色透明珠状固体，易溶于甲醇。结构如图1-1所示）作为底物，利用催化剂进行催化反应而制得。由于是由聚醋酸乙烯（PVAC）的醇解制成的，通常还含有残留的醋酸酯官能团，故聚乙烯醇的性质受到聚醋酸乙烯的影响。PVA的结构式如图1-2所示。

图1-1 PVA的结构式

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