海藻酸钠/聚乙烯醇薄膜溶胀性能的研究

潘娜

【摘 要】离子交联和共价交联使聚合物之间形成了双网络结构，网状结构可以均匀互相贯穿。结果表明，只有海藻酸钠和聚乙烯醇的比例适中，才有利于减小含水率，使溶胀作用减弱。

【关键词】海藻酸钠；聚乙烯醇；溶胀

【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

海藻酸钠（ALG）和聚乙烯醇（PVA）由于其溶解性、稳定性、生物相容性、成膜性等优良特性有着广泛的应用前景[1]。利用海藻酸钠和聚乙烯醇作为原料制作的薄膜，具有强吸水性、良好的生物相容性、柔韧度和弹性。但是为了提高薄膜的力学强度，可以通过形成双网络结构减小溶胀度。此外，两者复合后提高了薄膜力学强度和透明度也有所提高。

本文通过控制PVA与SA的比例，探究不同PVA/SA的质量比吸水溶胀度变化，并且探究了不同浓度的交联剂对水凝胶溶胀性能的影响。

1 实验部分

1.1 实验药品与仪器

海藻酸钠，聚乙烯醇，无水氯化钙，戊二醛（GA），无水硫酸钠，集热式磁力加热搅拌器

1.2 ALG/PVA薄膜的制备

分别配制海藻酸钠和聚乙烯醇溶液，将PVA溶液倒入到配制的海藻酸钠溶液中进行混合，搅拌2小时。共配制6组溶液，SA的比例保持为3%，PVA分别占SA的比例为5%、6%、7%、8%、9%、10%。将溶液注射到培养皿中，脱泡处理，之后在40℃下进行干燥。最后薄膜经过不同的交联剂，一组浸入到5%的氯化钙溶液中，一组浸入到含有戊二醛的交联剂中，最后一组先浸入到氯化钙溶液中，之后再浸入到含有戊二醛的交联剂中。1小时之后取出，水洗，干燥。

1.3 实验方法

称取一定质量的薄膜（50℃恒温干燥至恒定质量）W1，放入100ml去离子水或100ml生理盐水（0.9%NaCl水溶液）浸泡1h后，取出用滤纸吸干表面的水分，称其质量为W2。薄膜对水和盐水的吸收率是按（W2-W1）*100%/W1比率来计算的，W2-W1为已经被吸收到薄膜内部的液体质量。

2 结果与讨论

从图1可见，无论是对H2O还是对0.9%NaCl的溶胀作用，CaCl2的交联作用比单纯的戊二醛的交联作用较好。对于海藻酸钠来说，最常用的交联剂为CaCl2，从而形成水凝胶而不溶于水。但为了减小凝胶的溶胀作用，可试图采用形成互穿网络结构来实现。所以，戊二醛和氯化钙可分别作为聚乙烯醇和海藻酸钠的交联剂。尽管戊二醛的作用弱于氯化钙，但是通过双交联，分子链通过缠绕，形成互穿网络，使水分子不易进入聚合物。

作为交联剂，戊二醛通常与聚乙烯醇有两种反应机制，第一种是两者之间形成缩醛环或醚键，第二种是GA形成的等待反应的醛基。第一种结构的薄膜的溶胀作用较小，第二种结构的薄膜的溶胀程度较大。从图2可知，随着GA含量的增加，在0.16mol/l之前，溶胀率快速的减小，之后缓慢的增加，这是因为随着交联密度的增加，链的移动性减少，网络更加的紧密，导致较低的溶胀率，在GA含量在0.16mol/l以上，溶胀率有所增加。所以GA含量高于0.16mol/l，溶胀率增加是因为第二种结构的形成，存在大量的未反应的醛基侧基团的存在。

3 结论

聚乙烯醇与海藻酸钠质量比对薄膜的溶胀作用有着很大的影响。聚乙烯醇和海藻酸钠在比例适中时，两者才有较好的互溶性，交联后形成各自网状结构可以均匀互相贯穿，有利于减小含水率，使溶胀作用减弱。

【参考文献】

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

[责任编辑：汤静]