羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶修复兔骨软骨缺损

背景:关节骨软骨缺损是目前骨科医生面临的难题,传统修复方法难以取得满意疗效,以羟基磷灰石-聚乙烯醇为基础的复合水凝胶材料是目前研究的一个方向。目的:制备羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶,表征其物理学特征,验证其植入体内后的组织相容性及细胞黏附增殖能力,探讨其对兔骨软骨缺损的修复效果。方法:利用3D打印技术制备圆柱状多孔聚乳酸支架(孔径分别为1.2,1.4,1.6,1.8 mm),再将聚乙烯醇及羟基磷灰石混合乳液灌入聚乳酸支架中,经过冻融及二氯甲烷溶解后制成羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶。然后将胶原-壳聚糖-明胶混合液灌入羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶中,利用京尼平进行交联,最后经乙醇清洗及冷冻干燥制成羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶,表征4组水凝胶的物理学特征,筛选性能最优的水凝胶进行后续实验。将羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶、胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶分别植入SD大鼠皮下,苏木精-伊红与Masson染色观察材料表面的细胞黏附生长状况。在15只兔双侧膝关节股骨滑车制作骨软骨缺损(直径5 mm、深6 mm)模型,左侧植入复合水凝胶(实验组),右侧未植入任何材料(对照组),Micro-CT及组织学检测来评估其对骨软骨缺损的修复效果。结果与结论:①综合孔隙率、含水率、力学测试及扫描电镜结果,得出孔径1.2 mm的羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶更符合天然软骨的一般特性,用于后续实验;②苏木精-伊红与Masson三色染色显示,随着材料植入大鼠皮下时间的延长,两种材料周边黏附的细胞均明显增多,其中胶原-壳聚糖-明胶植入后的细胞增殖状况更好,可见大量细胞长入其形成的网状结构,且网状结构也逐渐降解;③在兔骨软骨缺损实验中,至术后8周时,Micro-CT检查显示实验组植入的材料和周围骨-软骨整合良好,其表面及内部均有部分骨长入,对照组软骨及软骨下层仍然存在明显的缺损,未形成有效修复;苏木精-伊红与甲苯胺蓝染色显示,实验组植入复合水凝胶4-8周后即与周围骨软骨发生整合,随着时间的延长材料表面逐渐有新生软骨形成,至12周时缺损处大部分被新生软骨覆盖,软骨下层也出现良好的骨长入;对照组至术后12周虽然深层骨缺损大部分修复、浅层的软骨及软骨下骨缺损也有一定程度修复,但主要被纤维组织及部分纤维软骨替代;④结果表明,羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶材料可仿生天然软骨的结构和功能,在动物实验中能有效修复骨软骨缺损。

聚乙烯醇/ZIF-8复合膜的制备及吸附性能

通过溶液流延法制备了聚乙烯醇/ZIF-8复合膜,采用SEM、FT-IR、XRD、TGA、BET等对聚乙烯醇/ZIF-8复合膜进行表征,并探究了复合膜的水稳定性、机械性能,以及对刚果红(CR)的吸附性能。结果表明:聚乙烯醇与ZIF-8材料复合后能改善聚乙烯醇的热稳定性,增加膜表面粗糙度;吸附过程以化学吸附为主,通过内部扩散控制吸附速率,符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附曲线;ZIF-8质量分数为10%时制备的聚乙烯醇/ZIF-8复合膜,在温度20℃、刚果红溶液质量浓度95 mg/L时,对刚果红的最大吸附量达159.63 mg/g,使用4次后仍能保持93%的吸附效率。

基于主成分分析的聚乙烯醇-金针菇水提取物复合膜制备、表征与保鲜应用

为开发新型食品包装膜,提高金针菇资源化利用水平,以可降解的聚乙烯醇(PVA)和金针菇水提取物共混制备PVA-金针菇水提取物复合膜。以拉伸强度、断裂延伸率、耐水性系数、厚度、不透明度及水蒸气透过系数等复合膜物理性能参数,研究PVA添加量、2-乙酰柠檬酸三乙酯(ATEC)添加量、金针菇水提物添加量、干燥时间和干燥温度对复合膜物理性能的影响;采用主成分分析法对复合膜性能进行综合评价;并结合响应面分析法,建立了PVA-金针菇水提取物复合膜制备的多元二次回归方程模型,优化了复合膜制备条件,并研究了复合膜在20℃条件下对草莓贮藏期间(6 d)褐变度、失重率、维生素C、丙二醛等保鲜指标的影响。研究结果表明,PVA添加量4.0 g、ATEC添加量4.0 g、金针菇水提物添加量3.9 g、干燥温度62℃,干燥时间3.5 h为最佳制备条件,所得复合膜拉伸强度为31.76±0.50 N/cm^(2)、断裂延伸率为97.99%±0.25%、水蒸气透过系数为1.44×10^(-9)±1.53×10^(-11) g·mm/m^(2)·h·kPa、耐水性系数为549.14±0.94 s/mm、膜厚度为0.062±0.002 mm、不透明度为20.97±0.39,物理性能综合得分为102.25±0.16,与模型预测结果的相对误差为0.57%。红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射分析表明复合膜结构完整,金针菇水提取物与基质相容性较好,并以氢键结合。通过草莓贮藏期间褐变度、失重率、维生素C以及丙二醛的测定,制备的复合膜显示出较好的保鲜效果。

聚乙烯醇包装薄膜的制备及其抗菌性能研究

聚乙烯醇(PVA)是一种新型的绿色环保材料,开发无毒且光学性能和力学性能优异的PVA抗菌包装薄膜能扩大其在包装领域的应用范围。PVA抗菌包装薄膜制备的难点在于选择合适的抗菌材料以解决大部分抗菌剂分散难、与基材相容难的问题。本研究以无毒安全的抗菌剂单辛酸甘油酯(GMC)作为抗菌剂、甘油/山梨醇为复配增塑剂,制备PVA包装薄膜。首先将GMC溶于甘油后再与水混溶形成乳状抗菌液,而后加入PVA膜液中,共混制备了PVA包装薄膜,并对其力学性能、光学性能和透氧性能进行研究。实验结果表明,当GMC用量在0.2~0.3mL之间时,PVA包装薄膜的透光率保持在92%以上,雾度低于10%,拉伸强度为211.485MPa,断裂伸长率为140.41%,其具有良好的光学性能和力学性能且GMC用量的增加对PVA包装薄膜氧气透过率影响不大。然后,利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪对PVA包装薄膜进行了表征。实验结果表明,GMC的加入使PVA包装薄膜红外光谱图中3200cm^(-1)左右的峰明显变宽,薄膜中羟基(-OH)的含量增加;加入GMC后的PVA包装薄膜表面出现均匀分布的抗菌液滴,且随着GMC含量的增加,GMC在薄膜中的分散性减弱;差示扫描量热仪曲线反映出GMC、PVA和复配增塑剂(甘油/山梨醇)之间具有较好的相容性。最后,对PVA包装薄膜进行抗菌性能测试。研究表明,GMC的加入对金黄色葡萄球菌的生长繁殖起到一定的抑制作用,且GMC的含量越多,其作用效果越明显。

聚乙烯醇/角蛋白/碳纳米管自愈合导电水凝胶的构建

为了进一步提高聚乙烯醇水凝胶的力学性能和导电灵敏性,本文以聚乙烯醇(PVA)为原料,以羊毛角蛋白(KE)和三氯化铝(AlCl_(3))为交联剂,添加碳纳米管(CNT)作为导电载体,制备出具有互穿双网络结构的自愈合导电水凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)等测试手段对PVA/KE/CNT复合水凝胶进行测试分析。结果表明,AlCl_(3)中的Al^(3+)与角蛋白中的—COOH、—OH配位络合促使角蛋白间相互交联形成团簇,同时AlCl_(3)中的Al^(3+)也与PVA中的—OH交联形成紧密结构,增强了水凝胶的强度和韧性,CNT被两种交联结构紧紧包裹并赋予水凝胶导电性能。CNT的加入使复合水凝胶的韧性增加,添加质量分数为4%和5%的CNT可明显提升材料的强度;所制备的水凝胶都具有较好的自愈合性能,在一定范围内的自愈合性能与愈合时长成正比,12 h的愈合时长效果最佳;加入CNT使水凝胶电阻下降,添加质量分数为2%~5%的CNT后水凝胶电阻分别为8.98、4.56、3.81、3.12 kΩ。这种力学性能、自愈性能和导电性能均良好的水凝胶与人体运动检测应用具有天然的柔韧匹配性,在电子皮肤和柔性传感器领域有很好的应用前景。

聚乙烯醇/SAPO-34混合基质膜制备及渗透汽化性能综合实验教学设计

针对共沸体系的分离,设计了聚乙烯醇/SAPO-34混合基质膜制备及脱水本科生研究性实验。以聚乙烯醇(PVA)为膜材料、以SAPO-34分子筛为填充材料制备了PVA/SAPO-34混合基质膜,利用SEM、FT-IR和接触角分析等手段对膜的物化特性进行了表征;采用乙醇/水体系,测试了混合基质膜的渗透汽化分离性能。实践结果表明,该实验有助于学生了解化工分离技术的研究前沿,激发科研热情与兴趣,培养创新精神,促进综合实践能力提升。

微晶纤维素改性聚乙烯醇复合膜的性能及其作用机理

从麦秆中提取微晶纤维素(MCC),将其加入到聚乙烯醇(PVA)中对其进行改性,通过共混、流延制备了PVA/MCC复合膜。研究了NaOH用量对麦杆纤维素收率的影响,以及MCC用量对复合膜力学性能和热性能的影响,并考察了PVA/MCC复合膜的结构、微观形貌。结果表明:当NaOH质量分数为4%时,麦杆纤维素收率最大,为53.9%;加入MCC后,PVA/MCC复合膜的热稳定性提高;复合膜的力学性能随着MCC用量的增加先上升后下降,当MCC用量为9%(w)时,复合膜的拉伸强度及断裂标称应变均最大,分别较纯PVA提升了约191%,636%;MCC用量为12%(w)时,MCC在PVA中团聚,形成明显的“海岛”结构,导致复合膜的力学性能下降。

焦磷酸三聚氰胺与聚乙烯醇分子之间的氢键相互作用提高聚乙烯醇水凝胶薄膜的阻燃性能

文章通过聚乙烯醇(PVA)与硼酸(H_(3)BO_(3))交联制备成水凝胶薄膜,添加焦磷酸三聚氰胺(MPP)提高PVA/MPP复合水凝胶薄膜的阻燃性能,当添加20 wt%MPP时,PVA阻燃性能达到UL-94 V-0级,MPP的加入可有效降低水凝胶薄膜的热释放速度(HRR)和发烟量。实验结果表明,MPP与PVA分子之间的氢键相互作用可以保持材料的力学性能,提高材料的阻燃性能。PVA/MPP水凝胶膜的阻燃机理是气相与凝聚相阻燃机理的协同作用,MPP分解为三聚氰胺和磷酸,然后三聚氰胺转化为N_(2)和CO_(2),磷酸促进PVA水凝胶形成连续致密的炭层,阻碍了与外界的氧气和热量交换。

甲基纤维素/聚乙烯醇共混超细纤维的制备

本文以甲基纤维素/聚乙烯醇的混合水溶液进行静电纺丝,研究了溶液组成、纺丝电压及纤维接收距离对超细纤维微观形貌的影响,并对共混超细纤维进行了X射线衍射测定。结果表明,甲基纤维素/聚乙烯醇的混合水溶液在电场中可形成超细纤维,纤维平均直径约为200 nm。超细纤维的微观形貌主要受溶液组成影响,当混合溶液中甲基纤维素与聚乙烯醇之比超过4:6后,不能得到电纺纤维;纺丝电压、纤维接收距离主要影响纤维直径和纤维的排列方式。X射线衍射测定结果表明,甲基纤维素/聚乙烯醇共混超细纤维为非晶结构。

聚乙烯醇微球联合明胶海绵颗粒在经导管肝动脉化疗栓塞术中的应用

目的:分析聚乙烯醇微球联合明胶海绵颗粒与明胶海绵颗粒在经导管肝动脉化疗栓塞术(THACE)中的应用效果。方法:选取2017年5月至2023年5月江苏大学附属医院收治的120例原发性肝癌患者为研究对象,均行THACE治疗,通过随机数表法分为对照组和观察组,各60例。对照组在THACE术中仅使用明胶海绵颗粒治疗;观察组在THACE术中则联合使用聚乙烯醇微球和明胶海绵颗粒。比较两组患者近期疗效、肝肾功能指标、不良反应发生情况。结果:观察组患者临床有效率高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。术后,观察组患者血清谷丙转氨酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)水平均较术前降低,其白蛋白(ALB)水平有所升高;对照组患者血清ALT、ALB、AST水平均较术前升高,且观察组患者术后血清ALT、ALB、AST水平低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。两组患者术后血清总胆红素(TBIL)、肌酐(Cr)水平与术前比较,组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。观察组患者不良反应总发生率低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:在THACE术中联合应用聚乙烯醇微球与明胶海绵颗粒,近期疗效较高,对肝肾功能的影响较小,安全性较高。

聚乙烯醇纤维改性混凝土及抗盐蚀研究

针对普通混凝土耐久性和抵抗恶劣环境差的问题,提出通过聚乙烯醇纤维对混凝土进行改性,并研究了纤维对混凝土的改性效果。试验结果表明,当聚乙烯醇纤维掺量为12%时(PVA12样品),混凝土坍落度较基础混凝土下降了约45%。在28 d龄期,PVA12混凝土抗压强度约为65 MPa,较基础混凝土抗压强度提升了约28%;抗折强度达到了8.5 MPa,较基础混凝土提升了约55%;剩余强度较PVA6混凝土剩余强度增加了约210%;电阻率较基础混凝土大18.6Ω·cm;氯离子迁移系数与基础混凝土较为接近,满足抗氯离子渗透能力极高的标准要求。改性混凝土表现出良好的工作性能、力学性能和抗氯离子渗透能力。

聚丙烯腈对聚乙烯醇膜形貌和性能的改进

通过流延成膜的方法制备了聚乙烯醇/聚丙烯腈共混薄膜。通过扫描电镜分析了共混膜的形貌。通过差式扫描量热仪、热重分析、拉伸测试、表面接触角测试研究了共混膜的热力学性能、机械性能和化学性能。测试结果显示聚丙烯腈对聚乙烯醇膜的形貌和性能产生了显著的影响。

聚乙烯醇缩丁醛合成新工艺的研究

本文采用自制的磺化分子筛催化剂催化正丁醛与聚乙烯醇(PVA)发生缩醛反应合成聚乙烯醇缩丁醛(PVB),重点考察了溶剂配比、PVA质量分数、物料配比、催化剂质量分数、乳化剂质量分数、低温反应温度、高温反应温度、低温反应时间、高温反应时间等工艺条件对缩醛反应的影响。结果表明,最优合成工艺条件为:溶剂配比V(乙醇)∶V(水)=1.1∶1.0,PVA质量分数为3.8%,物料配比m(正丁醛)∶m(PVA)=2.0∶1.0,催化剂与乳化剂质量分数分别为9%、1.3%(以PVA与正丁醛总质量计),在15℃反应6 h,在55℃反应2 h。该工艺条件下制得的PVB,其缩醛度可达82.35%,且产品无黏结现象发生。

聚乙烯醇缩甲醛泡沫的制备与应用研究进展

聚乙烯醇缩甲醛(PVF)泡沫是以聚乙烯醇(PVA)为原料,在酸性条件下,与醛类反应制备的一类可在自然条件下降解的高分子材料,具有良好的染色性、力学性能、耐溶剂性能以及吸水性和保水能力,在生物载体、消声材料、功能医药等领域具有广泛的应用。对PVF泡沫制备的工艺过程、工艺控制和发泡成型方法进行了详细的介绍,并对其发展提出了展望。

聚乙烯醇/蓝藻复合膜的制备及其结构与力学性能

针对太湖水华蓝藻(CB)资源化利用的问题,以生物可降解的聚乙烯醇(PVAL)为基体材料,CB粉末为填料,采用溶液混合、干燥成膜的方式,简便地制备了生物可降解的PVAL/CB复合膜。采用流变、扫描电子显微镜、力学性能测试等表征手段,研究了CB添加量对PVAL/CB水分散液的流变行为和失水动力学、PVAL/CB复合膜的形貌和力学性能的影响规律;以甘油(GL)为增塑剂,研究了GL对不同CB含量的PVAL/CB复合膜微观形貌和力学性能的影响规律。研究表明,CB添加量增加,会使PVAL/CB水分散液黏度略有升高,但对分散液成膜过程中的失水速率影响不大。对于PVAL/CB复合膜而言,CB添加质量分数为10%时,复合膜具有较为优异的综合力学性能,其拉伸强度和断裂伸长率可达(46.4±1.3) MPa和(112.1±8.8)%,但由于CB和PVAL基体界面结合牢度不足,添加过多的CB会引起复合膜脆性断裂,力学性能下降。对于PVAL/CB/GL复合膜而言,GL不仅能起到增塑作用,还能改善CB与PVAL基体间的相容性,提升界面结合牢度,从而提升PVAL/CB/GL复合膜的综合力学性能。高CB含量的PVAL/CB/GL复合膜未出现脆性断裂,30%CB含量的复合膜的拉伸强度和断裂伸长率仍可达(21.5±0.6) MPa和(261.2±13.6)%。PVAL/CB复合膜具有一定的生物可降解性,随CB含量增加,降解速率变快。

浆纱棉织物中聚乙烯醇的Py-GC/MS快速鉴别研究

通过裂解-气相色谱/质谱联用(Py-GC/MS)技术对聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)的裂解特征进行分析,提出了一种快速鉴别浆纱棉织物低含量PVA的方法,研究该方法的干扰因素和检出低限。结果表明:PVA在400℃下的裂解特征性较为显著,裂解产物含有乙醛、2,5-二氢呋喃、丁烯醛、3-戊-2-酮、2,4-己二烯醛、苯甲醛、苯乙酮、甲基苯甲醛和辛-2,4,6-三烯醛;结合质谱特征可从PVA浆纱棉织物的裂解总离子流图(TIC图)中鉴定乙醛、丁烯醛、2,4-己二烯醛和苯甲醛,以这4种产物为PVA的裂解特征即可快速鉴别PVA;而纯棉织物、淀粉、聚丙烯酸浆料、CMC和海藻酸钠的裂解TIC图中均未检测到上述4种产物,不会干扰该方法的结果。该方法无需样品前处理,具有快速、准确、灵敏等特点。

沸石/聚乙烯醇涂覆改性聚丙烯隔膜及其性能研究

为了改善商业聚丙烯(PP)隔膜与电解液浸润性差和热尺寸稳定性不佳的问题,采用浸涂法制备了沸石/聚乙烯醇涂覆PP隔膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、电池测试系统和电化学工作站等表征手段研究了改性隔膜的表面形貌、孔隙率、吸液率、热稳定性以及电化学性能,并与PP隔膜进行了性能对比。结果表明,改性后的PP隔膜孔隙率从38.4%提升到41.2%,吸液率从108.4%增加到181.1%,170℃下的热收缩率从58%降至23%。与PP隔膜相比,改性隔膜的循环性和稳定性得到了提高。界面阻抗从88Ω降为61Ω,离子电导率从0.58 mS/cm增加到0.75 mS/cm。沸石/聚乙烯醇涂层是改善PP隔膜电化学性能和热稳定性的有效方法,能够提高锂电池的循环性和安全性。

木质素基水性聚氨酯/聚乙烯醇共混膜制备及性能

环境友好型薄膜代替传统石油基薄膜用于农用地膜等领域愈发引起广泛的关注和研究。薄膜性能的提高仍然是当下所要攻克的难题。针对解决传统聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)在薄膜领域力学强度低,耐水性及隔绝紫外能力差的缺点,同时为了能够更好的提高生物质资源的使用价值,该研究以聚乙烯醇(PVA)为原料,木质素(Lignin)、水性聚氨酯(waterborne polyurethane,WBPU)作为填料剂,对木质素进行液化制备木质素液化物L(D),采用溶液浇筑法成功制备木质素基水性聚氨酯/聚乙烯醇共混膜。通过对共混膜的光学性能,形貌特征,化学结构和晶体结构进行表征分析,探究了木质素用量,L(D)/WBPU质量比对共混膜的影响。结果表明,L(D)与WBPU均能与PVA充分混合,并在含有15%L(D)的共混膜中表现出的力学性能和耐水性能最好,拉伸强度提升了10%,耐水性提高了32%,同时加强了膜的抗紫外能力,在400 nm紫外区的透光率从81.44%降低至7.69%;在不同L(D)/WBPU质量比的作用下,膜的耐水性和抗紫外性都得到进一步的加强,耐水性最高提升了68%,400 nm紫外区的透光率接近于0。该研究制备的共混膜具备较高的应用潜力,同时对食品、医药包装等领域有一定的参考意义。

聚乙烯醇/聚磷酸铵改性锂电隔膜的制备与性能

以高聚合度的聚磷酸铵(APP)为阻燃剂,聚乙烯醇(PVA)为成膜骨架材料,通过相转化法制备了PVA/APP改性隔膜,并测定了改性隔膜的机械强度、湿润性、热稳定性、微观形貌以及电化学性能。探究APP添加量对改性隔膜性能的影响,将改性隔膜在充满氩气的手套箱中组装成锂电池,并评价其循环倍率性能。结果表明,当PVA水溶液质量分数为10%、APP添加量为8%(以PVA质量为基准)时,改性隔膜具有优异的电解液湿润性以及热稳定性,吸液率达到215.0%,在200℃下几乎不收缩;改性隔膜的拉伸强度达到47.4 MPa。在0.1 C倍率充放电条件下循环50次,放电比容量为143.2 mA·h/g,库仑效率均>97%,容量保持率达到95.1%,而商用锂电池隔膜所组装电池的容量保持率只有82.8%。

聚乙烯醇缩丁醛的制备及应用技术进展

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)是重要的高分子材料,由聚醋酸乙烯酯或者聚乙烯醇与正丁醛缩合反应而成。PVB具有很好的透明度、黏合力、成膜相容性,适用于耐光、耐热、耐寒、耐水、耐冲击等环境,主要应用于安全玻璃、光伏领域。PVB的制备工艺复杂,一般方法难以获得高纯产品,核心技术为国外所垄断。低温下,PVB的物理性能较差,常采用优势互补法,对其进行接枝改性、复合和共混,来提高材料的综合性能。近些年来,有关PVB的应用研发已成热点。简介了近年来聚乙烯醇缩丁醛的制备工艺,重点阐述了研发与应用PVB对其他功能材料进行改性、复合及共混的技术进展。