海藻酸鈉/聚乙烯醇薄膜溶脹性能的研究

潘娜

【摘 要】離子交聯(lián)和共價(jià)交聯(lián)使聚合物之間形成了雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以均勻互相貫穿。結(jié)果表明，只有海藻酸鈉和聚乙烯醇的比例適中，才有利于減小含水率，使溶脹作用減弱。

【關(guān)鍵詞】海藻酸鈉；聚乙烯醇；溶脹

【Abstract】Ionic crosslinking and covalent cross-linking between the polymer lead to the formation of double network structure. This structure can be evenly throughout each other. The results showed that only the proportion of sodium alginate and polyvinyl alcohol is moderate， the swelling level will be reduce.

【Key words】Alginate sodium； Poly （vinyl alcohol）； Swelling

0 引言

海藻酸鈉（ALG）和聚乙烯醇（PVA）由于其溶解性、穩(wěn)定性、生物相容性、成膜性等優(yōu)良特性有著廣泛的應(yīng)用前景[1]。利用海藻酸鈉和聚乙烯醇作為原料制作的薄膜，具有強(qiáng)吸水性、良好的生物相容性、柔韌度和彈性。但是為了提高薄膜的力學(xué)強(qiáng)度，可以通過形成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)減小溶脹度。此外，兩者復(fù)合后提高了薄膜力學(xué)強(qiáng)度和透明度也有所提高。

本文通過控制PVA與SA的比例，探究不同PVA/SA的質(zhì)量比吸水溶脹度變化，并且探究了不同濃度的交聯(lián)劑對(duì)水凝膠溶脹性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器

海藻酸鈉，聚乙烯醇，無水氯化鈣，戊二醛（GA），無水硫酸鈉，集熱式磁力加熱攪拌器

1.2 ALG/PVA薄膜的制備

分別配制海藻酸鈉和聚乙烯醇溶液，將PVA溶液倒入到配制的海藻酸鈉溶液中進(jìn)行混合，攪拌2小時(shí)。共配制6組溶液，SA的比例保持為3%，PVA分別占SA的比例為5%、6%、7%、8%、9%、10%。將溶液注射到培養(yǎng)皿中，脫泡處理，之后在40℃下進(jìn)行干燥。最后薄膜經(jīng)過不同的交聯(lián)劑，一組浸入到5%的氯化鈣溶液中，一組浸入到含有戊二醛的交聯(lián)劑中，最后一組先浸入到氯化鈣溶液中，之后再浸入到含有戊二醛的交聯(lián)劑中。1小時(shí)之后取出，水洗，干燥。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

稱取一定質(zhì)量的薄膜（50℃恒溫干燥至恒定質(zhì)量）W1，放入100ml去離子水或100ml生理鹽水（0.9%NaCl水溶液）浸泡1h后，取出用濾紙吸干表面的水分，稱其質(zhì)量為W2。薄膜對(duì)水和鹽水的吸收率是按（W2-W1）*100%/W1比率來計(jì)算的，W2-W1為已經(jīng)被吸收到薄膜內(nèi)部的液體質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

從圖1可見，無論是對(duì)H2O還是對(duì)0.9%NaCl的溶脹作用，CaCl2的交聯(lián)作用比單純的戊二醛的交聯(lián)作用較好。對(duì)于海藻酸鈉來說，最常用的交聯(lián)劑為CaCl2，從而形成水凝膠而不溶于水。但為了減小凝膠的溶脹作用，可試圖采用形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。所以，戊二醛和氯化鈣可分別作為聚乙烯醇和海藻酸鈉的交聯(lián)劑。盡管戊二醛的作用弱于氯化鈣，但是通過雙交聯(lián)，分子鏈通過纏繞，形成互穿網(wǎng)絡(luò)，使水分子不易進(jìn)入聚合物。

作為交聯(lián)劑，戊二醛通常與聚乙烯醇有兩種反應(yīng)機(jī)制，第一種是兩者之間形成縮醛環(huán)或醚鍵，第二種是GA形成的等待反應(yīng)的醛基。第一種結(jié)構(gòu)的薄膜的溶脹作用較小，第二種結(jié)構(gòu)的薄膜的溶脹程度較大。從圖2可知，隨著GA含量的增加，在0.16mol/l之前，溶脹率快速的減小，之后緩慢的增加，這是因?yàn)殡S著交聯(lián)密度的增加，鏈的移動(dòng)性減少，網(wǎng)絡(luò)更加的緊密，導(dǎo)致較低的溶脹率，在GA含量在0.16mol/l以上，溶脹率有所增加。所以GA含量高于0.16mol/l，溶脹率增加是因?yàn)榈诙N結(jié)構(gòu)的形成，存在大量的未反應(yīng)的醛基側(cè)基團(tuán)的存在。

3 結(jié)論

聚乙烯醇與海藻酸鈉質(zhì)量比對(duì)薄膜的溶脹作用有著很大的影響。聚乙烯醇和海藻酸鈉在比例適中時(shí)，兩者才有較好的互溶性，交聯(lián)后形成各自網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以均勻互相貫穿，有利于減小含水率，使溶脹作用減弱。

【參考文獻(xiàn)】

[1]章汝平.海藻酸鈉/聚乙烯醇共混膜的制備及表征[J].功能材料，2009，（2）：295-297.

[責(zé)任編輯：湯靜]