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O-羧甲基壳聚糖/羧甲基纤维素复合水凝胶的制备及其性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

基于生物材料研究的现状及未来的发展,新型材料的设计、合成与功能化都需要进行精准控制,并由此赋予了天然高分子材料许多新的功能。天然高分子基亲水性聚合物大多对水分子都具有较高的亲和力,基于分子间的化学或物理交联形成的网状结构不会被溶解,水分子可以进一步渗透到聚合物网络的分子链间,使其溶胀而形成水凝胶。部分水凝胶基于其较高的水分含量及生物相容性在生物应用方面具有很大的吸引力。

水凝胶作为在水中能够溶胀并保持大量水分而又不能溶解的交联聚合物,分子能够在水凝胶中扩散。水凝胶具有良好的生物相容性,它能够感知外界刺激的微小变化,如温度、ph值、离子强度、电场、磁场等,并能够对刺激发生敏感性的响应,常通过体积的溶胀或收缩来实现。水凝胶的这一特点使它在生物医学领域、记忆元件开关、生物酶的固定、农业中的保水抗旱等方面有广泛的应用前景。

水凝胶的种类多种多样,可以根据不同的方式对其分类。根据水凝胶制备原料的来源,将水凝胶分为天然高分子水凝胶、人工合成水凝胶和杂化水凝胶三大类。天然高分子类水凝胶合成的原材料主要分为蛋白类和多糖类。常见的蛋白水凝胶原料如胶原蛋白和明胶,多糖类水凝胶原料例如纤维素,壳聚糖,海藻酸钠,这类高分子水凝胶具有原料来源广泛,价格较为低廉,生物相容性较为良好,可降解性强等优点,但是机械性能不太理想。根据水凝胶的三维交联网络键合方式的差异,水凝胶可以被分类为物理水凝胶,化学水凝胶。化学水凝胶在聚合物链之间通过化学键形成稳定的三维网络。物理水凝胶是通过物理的作用,例如静电作用,氢键作用或链的缠绕等方式形成的水凝胶,它是一种非永久性的假凝胶。在加热条件下就会发生可逆性转变。

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2. 研究的基本内容与方案

基本内容: 本课题以壳聚糖为原料制备o-羧甲基壳聚糖,将制得的o-羧甲基壳聚糖和羧甲基纤维素通过交联剂环氧氯丙烷,制备具有高吸水的水凝胶材料。用傅立叶红外光谱仪表征复合水凝胶的结构组成,研究水凝胶的吸水和力学等性能,并探讨复合比和交联剂用量等工艺参数对水凝胶的吸水和力学性能的影响。

目标: 以o-羧甲基壳聚糖和羧甲基纤维素为原料,以环氧氯丙烷为交联剂,制备具有高吸水的水凝胶材料。研究水凝胶的吸水和力学等性能,以及复合比和交联剂用量等工艺参数对水凝胶的吸水和力学性能的影响。提升o-羧甲基壳聚糖水凝胶的力学性能和吸水性能,以适应不同的应用需求。

技术方案:

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3. 研究计划与安排

第1-2周:查阅相关文献,明确研究内容,确定水凝胶合成方案,完成开题报告;
第3-10周:进入实验室,完成O-羧甲基壳聚糖/羧甲基纤维素复合水凝胶的制备及其性能研究实验;
第11-13周:对实验结果分析和讨论,完成并修改毕业论文;
第14-15周:准备论文答辩。

4. 参考文献(12篇以上)

[1] [1] 向睿, 张晓娜, 殷鸽,等. 多重响应性羧甲基壳聚糖智能水凝胶的制备与其响应性研究[j]. 华中师范大学学报(自科版), 2018(3).

[2] [2]林丹, 赵斌, 巩莉. 羧甲基纤维素/壳聚糖/丙烯酸水凝胶对亚甲基蓝染料吸附性能的研究[j]. 企业技术开发, 2016, 35(5):174-176.

[3] [3]申月琴. 可注射改性羧甲基纤维素水凝胶的制备及性能研究[d]. 西南科技大学, 2016.

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