【摘 要】
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水凝胶因良好的亲水性、柔韧性和生物相容性等特性,使其在农业、医药、传感器、食品、仿真皮肤、隐形眼镜等领域具有广泛的应用。相比于单交联网络水凝胶,双交联网络水凝胶内部具有更独特的交联网络结构、更多元的网络纠缠性,力学性能更好。天然高分子壳聚糖因其良好的生物相容性、抗菌性和无毒性等优点,被广泛用作生物材料。本论文利用酸碱相互作用的机理,将壳聚糖溶解于丙烯酸溶液,制备了壳聚糖/丙烯酸（3CS/7AA）溶
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水凝胶因良好的亲水性、柔韧性和生物相容性等特性,使其在农业、医药、传感器、食品、仿真皮肤、隐形眼镜等领域具有广泛的应用。相比于单交联网络水凝胶,双交联网络水凝胶内部具有更独特的交联网络结构、更多元的网络纠缠性,力学性能更好。天然高分子壳聚糖因其良好的生物相容性、抗菌性和无毒性等优点,被广泛用作生物材料。本论文利用酸碱相互作用的机理,将壳聚糖溶解于丙烯酸溶液,制备了壳聚糖/丙烯酸（3CS/7AA）溶液,再将其作为复合单体溶液和丙烯酰胺（AM）、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBAA）,通过原位自由基共聚的方法制备了聚（丙烯酰胺-丙烯酸）/壳聚糖（P（AM-co-AA）/CS）半互穿-交联网络（semi-IPN）水凝胶,经结构表征与性能测试,证实所制备的水凝胶是一种具有良好力学与p H敏感性能的三维交联网络结构水凝胶,可用作药物缓释剂与电容式压力传感器的介电层。具体工作如下:1.采用机械搅拌+超声分散的方法,将壳聚糖（CS）溶于丙烯酸（AA）溶液制备了CS/AA复合单体溶液。通过调整AA与CS的质量配比,配制了一系列的CS/AA复合单体溶液,并对CS/AA复合单体的化学结构,溶液粘度、丁达尔效应、储存稳定性及透光率等进行了测试。结果表明:CS可以被AA溶解并形成稳定的3CS/7AA复合单体溶液;当原料的总浓度为20 wt%,3CS/7AA=3/7（记为3CS/7AA）时,复合单体中CS的溶解性最好,粘度最低,透光率为75%,存储稳定性高于1个月,其综合性能最佳。2.以3CS/7AA复合单体溶液、单体AM、交联单体MBAA为原料,亚硫酸氢钠（SBS）和过硫酸钾（KPS）为复合引发剂,通过水溶液原位自由基共聚的方法制备了P（AM-co-AA）/CS复合水凝胶。通过拉伸、压缩和流变等力学性能测试,考察了3CS/7AA复合单体的含量对P（AM-co-AA）/CS水凝胶力学性能的影响,结果显示当AM为2.5 g、3CS/7AA复合单体溶液（20.0 wt%）为4.0 g、MBAA为7.5 mg、KPS为14.0 mg、SBS为7.0 mg,原料的总浓度为33.3 wt%时制备的P（AM-co-AA）/CS-4水凝胶力学性能达到最佳,其拉伸断裂伸长率及强度分别达到了1178.0%和161.7k Pa,压缩应变为90%时强度达到了5224.2 k Pa;通过红外吸收光谱、扫描电子显微镜和热重表征手段测试了水凝胶冷冻干燥样品的化学结构、表面形貌和热稳定性,结果表明所制备的样品为目标产物P（AM-co-AA）/CS,该水凝胶呈现三维网状孔洞结构,其水溶胀率具有温度与p H敏感性,在20～60℃范围内,溶胀率随温度和p H的增加呈现出线性增长的趋势。3.以P（AM-co-AA）/CS水凝胶为介电层组装了电容式压力传感器,并考察了水凝胶对不同压力的感应性能,结果显示该水凝胶作为介电层具有良好的稳定性、灵敏度和抗疲劳性;将P（AM-co-AA）/CS水凝胶作为药物控释剂,测试其对盐酸雷尼替丁在模拟胃肠液中的释放行为,评价水凝胶的原料配比、缓冲溶液的温度及p H对药物缓释性能的影响,结果表明P（AM-co-AA）/CS复合水凝胶具有药物缓释性能,可以作为药物控释剂使用,在25～37℃范围内,药物释放率随温度和p H的升高而增大。
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