JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

壳聚糖-柠檬酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的构筑与性能研究

刘瑞雪 ,  李迎博 ,  李义梦 ,  周腾

downloadPDF
刘瑞雪, 李迎博, 李义梦, 等. 壳聚糖-柠檬酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的构筑与性能研究[J]. 轻工学报, 2020, 35(1): 63-71. doi: 10.12187/2020.01.008
引用本文: 刘瑞雪, 李迎博, 李义梦, 等. 壳聚糖-柠檬酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的构筑与性能研究[J]. 轻工学报, 2020, 35(1): 63-71. doi: 10.12187/2020.01.008
shu
LIU Ruixue, LI Yingbo, LI Yimeng and et al. Study on preparation and properties of chitosan-citrate/polyacrylamide double-network hydrogel[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(1): 63-71. doi: 10.12187/2020.01.008
Citation: LIU Ruixue, LI Yingbo, LI Yimeng and et al. Study on preparation and properties of chitosan-citrate/polyacrylamide double-network hydrogel[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(1): 63-71. doi: 10.12187/2020.01.008
shu

壳聚糖-柠檬酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的构筑与性能研究

  • 郑州轻工业大学 材料与化学工程学院, 河南 郑州 450001

    • 作者简介: 刘瑞雪(1971-),女,河南省范县人,郑州轻工业大学副教授,博士,主要研究方向为高分子水凝胶、功能高分子材料.;

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目（21474092）；河南省留学归国人员择优资助项目（002422）

  • 中图分类号: TB324

Study on preparation and properties of chitosan-citrate/polyacrylamide double-network hydrogel

  • School of Materials and Chemical Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450001, China

  • Received Date: 2019-04-03
    Accepted Date: 2019-06-03

    CLC number: TB324

  • 摘要: 以壳聚糖（CS）、柠檬酸（CA）、丙烯酰胺（AAm）为原料，采用两步法制备壳聚糖-柠檬酸/聚丙酰胺（CS-CA/PAAm）双网络水凝胶，并对不同PAAm含量下其流变性能、力学性能、微观形貌等进行分析与表征.结果表明：当PAAm含量为34.6%时，该凝胶的储能模量最大，为50 kPa，由脆性凝胶变为断裂伸长率高达110%、压缩形变能力为90%的柔韧性凝胶，且在应变为60%的条件下循环压缩3次而几乎没有滞后圈，表现出良好的流变性能和力学性能.该水凝胶具有更加致密多孔的微观结构，随着PAAm的引入（0~34.6%），水凝胶的溶胀率从644%降低到84%，溶胀平衡时间由54 h缩短至25 h，且溶血率均小于5%，符合国标要求，安全性良好.
    Abstract: Using chitosan (CS), citrate (CA), and acrylamide (AAm) as raw materials, a two-step method was used to prepare the chitosan-citrate/polyacrylamide (CS-CA/PAAm) double-network hydrogel, and the rheological properties, mechanical properties and micro-morphology of the hydrogel with different PAAm contents were analyzed and characterized. The results showed that when the PAAm content was 34.6%, the storage modulus of the hydrogel was up to 50 kPa, and the brittle hydrogel became a flexible hydrogel with an elongation at break of up to 110% and a compressive deformation capacity of 90%. And under the condition of 60% strain, there were almost no hysteresis loops after cyclic compression 3 times, showing good rheological and mechanical properties. The hydrogel had a more dense and porous microstructure. With the introduction of PAAm (0~34.6%), the swelling rate of the hydrogel was reduced from 644% to 84%, and the swelling equilibrium time was shortened from 54 h to 25 h. The hemolysis rate was less than 5%, which met the national standard requirements and had good safety.
    1. [1]

      OSADA Y,GONG J P.Soft and wet materials:Polymer gels[J].Advanced Materials,1998,10(11):827.

    2. [2]

      ZHANG Y S,KHADEMHOSSEINI A.Advances in engineering hydrogels[J].Science,2017,356(6337):eaaf3627.

    3. [3]

      DUTTA P K,DUTTA J,TRIPATHI V S.Chitin and chitosan:Chemistry,properties and applications[J].Journal of Scientific & Industrial Research,2004,63(1):20.

    4. [4]

      鲁红,崔英德,黎新明,等.丙烯酰胺在水凝胶角膜接触镜材料制备中的应用研究[J].化学推进剂与高分子材料,2007,5(3):33.

    5. [5]

      ISHIHARA M,OBARA K,NAKAMURA S,et al.Chitosan hydrogel as a drug delivery carrier to control angiogenesis[J].Journal of Artificial Organs,2006,9(1):8.

    6. [6]

      WANG Q,CHEN S,CHEN D.Preparation and characterization of chitosan based injectable hydrogels enhanced by chitin nano-whiskers[J].Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials,2017(65):466.

    7. [7]

      SHARIATINIA Z,JALALI A M.Chitosan-based hydrogels:Preparation,properties and applications[J].International journal of biological macromolecules,2018,115:194.

    8. [8]

      LI J,SU Z,MA X,et al.In situ polymerization induced supramolecular hydrogels of chitosan and poly(acrylic acid-acrylamide) with high toughness[J].Materials Chemistry Frontiers,2017,1(2):310.

    9. [9]

      DRAGAN E S,PERJU M M,DINU M V.Preparation and characterization of IPN composite hydrogels based on polyacrylamide and chitosan and their interaction with ionic dyes[J].Carbohydrate Polymers,2012,88(1):270.

    10. [10]

      ZENG M,FENG Z,HUANG Y,et al.Chemical structure and remarkably enhanced mechanical properties of chitosan-graft-poly(acrylic acid)/polyacrylamide double-network hydrogels[J].Polymer Bulletin,2016,74(1):1.

    11. [11]

      GONG J P.Materials both tough and soft[J].Science,2014,344(6180):161.

    12. [12]

      田廷璀,李露,解从霞,等.壳聚糖透明质酸复合水凝胶的制备及性能[J].高分子材料科学与工程,2017(8):134.

    13. [13]

      GOODARZI H,JADIDI K,POURMOTABED S,et al.Preparation and in vitro characterization of cross-linked collagen-gelatin hydrogel using EDC/NHS for corneal tissue engineering applications[J].International Journal of Biological Macromolecules,2019,126:620.

    14. [14]

      NAM K,KIMURA T,KISHIDA A.Controlling coupling reaction of EDC and NHS for preparation of collagen gels using ethanol/water co-solvents[J].Macromolecular Bioscience,2008,8(1):32.

    15. [15]

      刘玲秀,胡帼颖,刘欣,等.温敏型可注射水凝胶的制备研究[J].中国生物医学工程学报,2010,29(6):901.

    16. [16]

      HE Q,HUANG Y,WANG S.Hofmeister effect-assisted one step fabrication of ductile and strong gelatin hydrogels[J].Advanced Functional Materials,2018,28(5):1705059.

    17. [17]

      ANDERSEN T,MELVIK J E,GASERED O,et al.Ionically gelled alginate foams:Physical properties controlled by operational and macromolecular parameters[J].Biomacromolecules,2012,13(11):3703.

    18. [18]

      LI C P,MU C D,LIN W,et al.Gelatin effects on the physicochemical and hemocompatible properties of gelatin/PAAm/laponite nanocomposite hydrogels[J].ACS Applied Materials & Interfaces,2015,7(33):18732.

    1. [1]

      刘瑞雪 , 李迎博 , 陈纪超 . 基于pH调节的CMCS-PMMS/PAAm复合水凝胶的构筑与性能研究. 轻工学报, 2021, 36(2): 64-73. doi: 10.12187/2021.02.009

    2. [2]

      刘瑞雪 , 陈纪超 , 李迎博 , 周腾 , 王亚玲 . 明胶/聚甲基丙烯酸复合水凝胶的制备及其性能研究. 轻工学报, 2020, 35(6): 50-59. doi: 10.12187/2020.06.007

    3. [3]

      樊凯奇 , 贾彩敬 , 赵帅 , 岳凡 , 韩光鲁 , 王利霞 , 尹志刚 , 宋健 . 高弹性双网络水凝胶的制备及其性能研究. 轻工学报, 2017, 32(6): 35-42. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.6.005

    4. [4]

      蔡立芳 , 何领好 , 宋锐 . 离子液体/壳聚糖复合膜的制备及性能研究. 轻工学报, 2014, 29(6): 39-42. doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2014.06.010

    5. [5]

      刘晓丽 , 郭曹羽 , 林锴立 , 廖文莹 , 王文燕 . 壳聚糖基抑菌抗氧化活性复合膜的制备及其性能研究. 轻工学报, 2023, 38(4): 27-36. doi: 10.12187/2023.04.004

    6. [6]

      王通 , 刘建秀 , 王耿华 , 郑禹 . 护手霜流变性能研究. 轻工学报, 2014, 29(1): 83-85. doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2014.01.017

    7. [7]

      陈志军 , 郝营 , 杨清香 , 张翔 , 齐连怀 , 汤凯 , 朱海燕 , 王丹 . Zn2+离子印迹Fe3O4-壳聚糖纳米粒子的制备及对Zn2+吸附性能的研究. 轻工学报, 2014, 29(1): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2014.01.015

    8. [8]

      王毅 , 蒋志强 , 王佩艳 . 不同温度下层合板胶接头力学性能的试验研究. 轻工学报, 2012, 27(5): 78-80,106. doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2012.05.018

    9. [9]

      刘建秀 , 刘小红 , 周亚军 , 郑禹 . La添加量对AZ91镁合金力学性能的影响. 轻工学报, 2014, 29(2): 8-10. doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2014.02.003

    10. [10]

      方少明 , 程瑜 , 白宝丰 , 闫春绵 , 史波 , 郭东杰 . 缩合型硅橡胶发泡配方优化及保温性能研究. 轻工学报, 2014, 29(2): 1-4. doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2014.02.001

    11. [11]

      张忠厚 , 张光辉 , 谭延方 , 韩琳 , 陈荣源 , 李亚东 . 端—OH聚氨酯增韧环氧树脂的制备与性能研究. 轻工学报, 2019, 34(2): 35-42. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2019.02.005

    12. [12]

      陈荣源 , 杨晓壮 , 陶林娜 , 韩琳 , 张忠厚 , 李亚东 . 乙烯-辛烯共聚物增韧改性再生聚丙烯的结构与性能研究. 轻工学报, 2020, 35(6): 60-67. doi: 10.12187/2020.06.008

    13. [13]

      贾秀春 , 张伟娜 , 李迎秋 . 壳聚糖对冷却猪肉微生物的抑制效果. 轻工学报, 2012, 27(1): 16-19. doi: 10.3969/j.issn.1004-1478.2012.01.005

    14. [14]

      陈玉芹 , 李仲佰 , 姚敏 , 张芸 , 朱秋劲 , 杨清丹 . 明胶-壳聚糖-肉桂精油天然涂膜液的制备及其抑菌效果研究. 轻工学报, 2021, 36(4): 9-17. doi: 10.12187/2021.04.002

    15. [15]

      张伟娜 , 代增英 , 冯建岭 , 李迎秋 , 于慧慧 . 壳聚糖对鲜切苹果的保鲜效果. 轻工学报, 2012, 27(5): 21-24. doi: 10.3969/j.issn.2095-476X.2012.05.005

    16. [16]

      吉笑盈 , 李晓鹏 , 刘娟 , 李东亮 , 吴迪 , 王义 , 赵丽娟 . 智能调湿水凝胶材料的制备及其在便携式雪茄保湿袋中的应用. 轻工学报, 2023, 38(5): 88-95. doi: 10.12187/2023.05.012

    17. [17]

      董海东 , 葛正浩 , 董青青 . 基于Pro/EMECHANICA Structure的塑料产品力学设计. 轻工学报, 2011, 26(1): 111-115. doi: 10.3969/j.issn.1004-1478.2011.01.028

    18. [18]

      王立杰 , 杨光 , 宋海媚 , 董梦果 , 张琰 , 杨清香 , 陈志军 . 剪切增稠聚合物的制备与表征. 轻工学报, 2016, 31(5): 43-50. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2016.5.008

    19. [19]

      李振杰 , 熊亚妹 , 刘远上 , 张凤梅 , 何沛 , 许春平 . 复凝聚法制备甜橙油纳米微胶囊的研究. 轻工学报, 2022, 37(2): 44-50. doi: 10.12187/2022.02.006

    20. [20]

      张肖静 , 庞龙 , 何领好 , 王明花 , 陈砚 , 张治红 . 壳聚糖-聚乙烯醇复合水凝胶对水体和土壤中总砷的吸附性能研究. 轻工学报, 2017, 32(1): 58-64. doi: 10.3969/j.issn.2096-1553.2017.1.009

  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • PDF下载量:  35
  • 文章访问数:  1983
  • 引证文献数: 0
文章相关
  • 收稿日期:  2019-04-03
  • 修回日期:  2019-06-03
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索
刘瑞雪, 李迎博, 李义梦, 等. 壳聚糖-柠檬酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的构筑与性能研究[J]. 轻工学报, 2020, 35(1): 63-71. doi: 10.12187/2020.01.008
引用本文: 刘瑞雪, 李迎博, 李义梦, 等. 壳聚糖-柠檬酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的构筑与性能研究[J]. 轻工学报, 2020, 35(1): 63-71. doi: 10.12187/2020.01.008
shu
LIU Ruixue, LI Yingbo, LI Yimeng and et al. Study on preparation and properties of chitosan-citrate/polyacrylamide double-network hydrogel[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(1): 63-71. doi: 10.12187/2020.01.008
Citation: LIU Ruixue, LI Yingbo, LI Yimeng and et al. Study on preparation and properties of chitosan-citrate/polyacrylamide double-network hydrogel[J]. Journal of Light Industry, 2020, 35(1): 63-71. doi: 10.12187/2020.01.008
shu

壳聚糖-柠檬酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的构筑与性能研究

    作者简介:刘瑞雪(1971-),女,河南省范县人,郑州轻工业大学副教授,博士,主要研究方向为高分子水凝胶、功能高分子材料.
  • 郑州轻工业大学 材料与化学工程学院, 河南 郑州 450001
  • 收稿日期: 2019-04-03
  • 录用日期: 2019-06-03
基金项目:  国家自然科学基金项目（21474092）；河南省留学归国人员择优资助项目（002422）

摘要: 以壳聚糖（CS）、柠檬酸（CA）、丙烯酰胺（AAm）为原料，采用两步法制备壳聚糖-柠檬酸/聚丙酰胺（CS-CA/PAAm）双网络水凝胶，并对不同PAAm含量下其流变性能、力学性能、微观形貌等进行分析与表征.结果表明：当PAAm含量为34.6%时，该凝胶的储能模量最大，为50 kPa，由脆性凝胶变为断裂伸长率高达110%、压缩形变能力为90%的柔韧性凝胶，且在应变为60%的条件下循环压缩3次而几乎没有滞后圈，表现出良好的流变性能和力学性能.该水凝胶具有更加致密多孔的微观结构，随着PAAm的引入（0~34.6%），水凝胶的溶胀率从644%降低到84%，溶胀平衡时间由54 h缩短至25 h，且溶血率均小于5%，符合国标要求，安全性良好.

English Abstract

参考文献 (18) 相关文章 (20)

目录

/

返回文章

网站版权 © 轻工学报编辑部

地址：河南省郑州市科学大道136号邮编：450001

本系统由北京仁和汇智信息技术有限公司开发 技术支持： info@rhhz.net