新型纤维素、甲壳素水凝胶的构建、结构和性能

　　本书利用纤维素“绿色”新溶剂成功构建出纤维素和甲壳素水凝胶，并阐明水凝胶的结构与性能之间的关系。设计出高强度水凝胶、超吸收性水凝胶、环境敏感水凝胶、发光水凝胶、甲壳素水凝胶以及无机/有机杂化水凝胶等一系列功能材料。这些基础研究结果可为环境友好的生物质水凝胶的设计、制备及应用提供重要科学依据和理论，而且可推进绿色化学进程。

　　常春雨，男，武汉大学化学与分子科学学院获得博士学位，师从武汉大学的中国科学院院士张俐娜教授。2013年全国优秀博士论文提名奖。主要研究方向为高分子物理、天然高分子改性材料、纤维素低温溶解理论及新材料构建等。

第1章 绪 论 …………………………………………………………… (1)
1.1 高分子水凝胶概况 ………………………………………………… (1)
1.1.1 水凝胶的定义及分类 ……………………………………… (1)
1.1.2 水凝胶的制备 ……………………………………………… (2)
1.1.3 水凝胶结构和性能的表征 ………………………………… (4)
1.1.4 水凝胶的应用 ……………………………………………… (8)
1.2 天然高分子水凝胶在软骨组织工程领域的应用 ………………… (9)
1.2.1 引言 ………………………………………………………… (9)
1.2.2 聚多糖基水凝胶 ………………………………………… (12)
1.2.3 蛋白质基水凝胶 ………………………………………… (16)
1.2.4 杂化水凝胶 ……………………………………………… (19)
1.2.5 可注射的水凝胶 ………………………………………… (21)
1.3 纤维素水凝胶的研究进展 ……………………………………… (26)
1.3.1 直接利用纤维素制备水凝胶 …………………………… (26)
1.3.2 纤维素衍生物水凝胶 …………………………………… (30)
1.3.3 纤维素 聚合物水凝胶 …………………………………… (35)
1.3.4 纤维素 无机物杂化水凝胶 ……………………………… (40)
1.4 研究内容与技术路线 …………………………………………… (42)
参考文献………………………………………………………………… (43)
第2章 非取代纤维素水凝胶的制备、结构和性能 ……………… (67)
2.1 引 言 …………………………………………………………… (67)
2.2 实验部分 ………………………………………………………… (68)
2.2.1 原料 ……………………………………………………… (68)
2.2.2 纤维素水凝胶的制备 …………………………………… (68)
2.2.3 表征 ……………………………………………………… (68)
2.2.4 溶胀率和再溶胀测试 …………………………………… (69)
2.2.5 流变学测试 ……………………………………………… (69)
2.3 结果与讨论 ……………………………………………………… (70)
2.3.1 水凝胶形貌和结构 ……………………………………… (70)
2.3.2 水凝胶的性能 …………………………………………… (73)
2.4 结 论 …………………………………………………………… (75)
参考文献………………………………………………………………… (76)
第3章 交联方式对纤维素/聚乙烯醇水凝胶结构和性能的
影响……………………………………………………………… (80)
3.1 引 言 …………………………………………………………… (80)
3.2 实验部分 ………………………………………………………… (81)
3.2.1 原料 ……………………………………………………… (81)
3.2.2 水凝胶的制备 …………………………………………… (81)
3.2.3 表征 ……………………………………………………… (82)
3.2.4 性能测试 ………………………………………………… (83)
3.3 结果与讨论 ……………………………………………………… (83)
3.3.1 水凝胶的结构和形态 …………………………………… (83)
3.3.2 水凝胶的性能 …………………………………………… (87)
3.4 结 论 …………………………………………………………… (91)
参考文献………………………………………………………………… (91)
第4章 高强度纤维素/聚乙二醇水凝胶的研究 ………………… (95)
4.1 引 言 …………………………………………………………… (95)
4.2 实验部分 ………………………………………………………… (96)
4.2.1 原料 ……………………………………………………… (96)
4.2.2 复合水凝胶的制备 ……………………………………… (96)
4.2.3 表征 ……………………………………………………… (97)
4.2.4 力学性能测试 …………………………………………… (97)
4.3 结果与讨论 ……………………………………………………… (97)
4.3.1 纤维素/PEG水凝胶的力学性能 ………………………… (97)
4.3.2 水凝胶网络结构中纤维素与聚乙二醇分子相互作用 … (99)
4.3.3 纤维素/PEG水凝胶的形貌 …………………………… (102)
4.4 结 论 …………………………………………………………… (103)
参考文献 ……………………………………………………………… (103)
第5章 纤维素 海藻酸大孔水凝胶的构建 ……………………… (106)
5.1 引 言 …………………………………………………………… (106)
5.2 实验部分 ………………………………………………………… (107)
5.2.1 原料 ……………………………………………………… (107)
5.2.2 纤维素 海藻酸水凝胶的制备 ………………………… (107)
5.2.3 表征 ……………………………………………………… (108)
5.2.4 力学性能测试 …………………………………………… (108)
5.2.5 溶胀性能测试 …………………………………………… (108)
5.3 结果与讨论 ……………………………………………………… (109)
5.3.1 纤维素 海藻酸水凝胶的结构 ………………………… (109)
5.3.2 凝胶化行为和力学性质 ………………………………… (113)
5.3.3 平衡溶胀率和溶胀行为 ………………………………… (115)
5.4 结 论 …………………………………………………………… (117)
参考文献 ……………………………………………………………… (117)
第6章 超吸水性纤维素水凝胶的智能溶胀和控制释放
行为 …………………………………………………………… (121)
6.1 引 言 …………………………………………………………… (121)
6.2 实验部分 ………………………………………………………… (122)
6.2.1 原料 ……………………………………………………… (122)
6.2.2 纤维素 CMC水凝胶的制备 …………………………… (122)
6.2.3 表征 ……………………………………………………… (123)
6.2.4 溶胀性能测试 …………………………………………… (123)
6.2.5 体外蛋白质释放 ………………………………………… (124)
6.3 结果与讨论 ……………………………………………………… (124)
6.3.1 水凝胶的外观和结构 …………………………………… (124)
6.3.2 水凝胶的溶胀性质 ……………………………………… (127)
6.3.3 牛血清蛋白的释放行为 ………………………………… (131)
6.4 结 论 …………………………………………………………… (131)
参考文献 ……………………………………………………………… (132)
第7章 强荧光性纤维素/量子点水凝胶的研究………………… (136)
7.1 引 言 …………………………………………………………… (136)
7.2 实验部分 ………………………………………………………… (137)
7.2.1 原料 ……………………………………………………… (137)
7.2.2 纤维素/量子点水凝胶的制备 ………………………… (137)
7.2.3 表征 ……………………………………………………… (138)
7.3 结果与讨论 ……………………………………………………… (138)
7.3.1 纤维素/量子点水凝胶的形成 ………………………… (138)
7.3.2 纤维素/量子点水凝胶的结构 ………………………… (139)
7.3.3 物理性质和荧光发射 …………………………………… (144)
7.4 结 论 …………………………………………………………… (147)
参考文献 ……………………………………………………………… (147)
第8章 IPN技术构筑温度敏感型水凝胶 ………………………… (151)
8.1 引 言 …………………………………………………………… (151)
8.2 实验部分 ………………………………………………………… (152)
8.2.1 原料 ……………………………………………………… (152)
8.2.2 IPN水凝胶的制备 ……………………………………… (152)
8.2.3 表征 ……………………………………………………… (153)
8.2.4 压缩性能测试 …………………………………………… (153)
8.2.5 溶胀性能测试 …………………………………………… (153)
8.3 结果与讨论 ……………………………………………………… (154)
8.3.1 互穿网络聚合物水凝胶的制备和结构 ………………… (154)
8.3.2 互穿网络聚合物水凝胶的力学性能和溶胀行为 ……… (158)
8.4 结 论 …………………………………………………………… (161)
参考文献 ……………………………………………………………… (161)
第9章 pH和盐敏感的纤维素水凝胶的溶胀行为 …………… (165)
9.1 引 言 …………………………………………………………… (165)
9.2 实验部分 ………………………………………………………… (166)
9.2.1 原料 ……………………………………………………… (166)
9.2.2 纤维素季铵盐 羧甲基纤维素水凝胶的制备 ………… (166)
9.2.3 表征 ……………………………………………………… (167)
9.2.4 溶胀性能测试 …………………………………………… (167)
9.3 结果与讨论 ……………………………………………………… (167)
9.3.1 电荷平衡化学计量的确定 ……………………………… (167)
9.3.2 纤维素季铵盐/羧甲基纤维素水凝胶的结构 ………… (169)
9.3.3 化学组成对水凝胶溶胀行为的影响 …………………… (171)
9.3.4 pH敏感性 ……………………………………………… (173)
9.3.5 盐敏感性 ………………………………………………… (174)
9.3.6 水凝胶的结构对溶胀行为的影响 ……………………… (176)
9.4 结 论 …………………………………………………………… (177)
参考文献 ……………………………………………………………… (177)
第10章 低温溶解甲壳素构筑水凝胶新材料…………………… (182)
10.1 引 言 ………………………………………………………… (182)
10.2 实验部分 ……………………………………………………… (183)
10.2.1 原料 …………………………………………………… (183)
10.2.2 甲壳素水凝胶的制备 ………………………………… (183)
10.2.3 表征 …………………………………………………… (184)
10.2.4 力学性能和溶胀性能的测试 ………………………… (184)
10.2.5 细胞成活率实验 ……………………………………… (185)
10.3 结果与讨论 …………………………………………………… (185)
10.3.1 甲壳素在 NaOH/尿素水溶液中的溶解 ……………… (185)
10.3.2 甲壳素水凝胶的形成和形貌 ………………………… (189)
10.3.3 甲壳素水凝胶的力学性能、溶胀性能和生物相
容性 …………………………………………………… (191)
10.4 结 论 ………………………………………………………… (193)
参考文献 ……………………………………………………………… (193)
第11章 甲壳素/纳米羟基磷灰石水凝胶支架材料的研究 … (198)
11.1 引 言 ………………………………………………………… (198)
11.2 实验部分 ……………………………………………………… (199)
11.2.1 原料 …………………………………………………… (199)
11.2.2 甲壳素/纳米羟基磷灰石水凝胶的制备 ……………… (199)
11.2.3 表征 …………………………………………………… (200)
11.3 结果与讨论 …………………………………………………… (201)
11.3.1 甲壳素/纳米羟基磷灰石水凝胶的结构 ……………… (201)
11.3.2 甲壳素/纳米羟基磷灰石水凝胶形貌 ………………… (204)
11.3.3 甲壳素/纳米羟基磷灰石水凝胶的力学性能和生物相
容性 …………………………………………………… (205)
11.4 结 论 ………………………………………………………… (207)
参考文献 ……………………………………………………………… (208)