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《浙江大学》 2004年
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聚合物辅助倒相法制备壳聚糖微孔膜的研究

曾敏峰  
【摘要】: 壳聚糖是天然高分子甲壳质脱去N-乙酰基的衍生物,由于具有优异的生物相容性和可降解性,并且易于成膜,经常被制成各种功能材料,正受到越来越多的关注。在很多情况下,壳聚糖基高分子膜要求具有开放型的多孔结构。本论文围绕“制备—结构—性能”这一核心问题开展研究工作,发展了一种制备具有亚微米级多孔结构的壳聚糖膜的新方法,并对影响多孔膜结构与性能的因素进行了系统研究。 选择了三种水溶性高分子(聚乙烯吡咯烷酮,聚乙烯醇,聚乙二醇)与壳聚糖进行共混,壳聚糖和他们之间皆有一定的相互作用,共混时能够得到比较好的相互分散,壳聚糖/聚乙烯吡咯烷酮和壳聚糖/聚乙烯醇共混体系相容性好,而壳聚糖/聚乙二醇体系相容性相对较差,有明显的相分离,相应地,其综合力学性能也较其他两个体系为差。 相容性上的差异,决定了抽提后得到的膜的孔结构与性能上的差异。通过热水处理,共混膜中水溶性高分子都能得到有效的抽提,但是都不能被完全抽提,壳聚糖与聚乙二醇之间的相互作用最弱,最容易被抽出,壳聚糖与聚乙烯吡咯烷酮之间的相互作用最强,最不容易被抽出,壳聚糖与聚乙烯醇的相互作用强度则介于两者之间。抽提后得到的多孔膜的孔结构受聚合物对的相容性控制,壳聚糖和聚乙二醇的相容性差,抽提后留下了具有高度孔隙率的多孔膜,孔径尺寸和孔隙率可由聚乙二醇投料比进行调控,并且有很好的水通性能;虽然经过热水处理聚乙烯吡咯烷酮组分也得到了比较有效的抽提,但是由于主要起占孔作用的聚乙烯吡咯烷酮相尺寸小,在分子级别,壳聚糖/聚乙烯吡咯烷酮共混膜抽提后没有留下亚微米级的多孔;壳聚糖与聚乙烯醇的相容性和相互作用均介于上述两者之间,经过热水的有效抽提,得到不对称的多孔结构,这主要是由于制备共混膜过程中两相有不同的表面富集状态所引起的。 在利用选择性抽提壳聚糖/聚乙二醇共混膜制备壳聚糖基多孔膜时,除了投料比外,聚乙二醇分子量的选择对多孔膜的形态与结构也有重要影响,分子量越小,与壳聚糖的相互作用越强,在壳聚糖基体中的分散更均匀,分散相尺寸更小, 浙江大学博士学位论文 得到的多孔膜孔径越小,孔径分布越窄。也就是说,通过改变聚乙二醉分子量可 以对多孔膜的结构与性能进行裁剪。 通过对壳聚糖/聚乙二醇半互穿共混网络膜的抽提,可以制得综合性能更好 的壳聚糖基多孔水凝胶。改变聚乙二醇和交联剂的用量可实现对最终得到的多孔 水凝胶的结构与性能的调控,包括孔结构、溶胀性能、力学性能等。多孔水凝胶 能在较宽pH的环境中保持稳定,对pH的变化具有快速灵敏的刺激响应,它的 溶胀一收缩过程重复可逆。干、湿态的力学性能较从直接抽提壳聚韧聚乙二醉得 到的多孔膜有了明显提高。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O631

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