基于儿茶酚基功能化聚乙二醇水凝胶的制备及其力学性能

首先,基于异氰酸酯与醇羟基和氨基的反应合成了功能化的端儿茶酚基聚乙二醇大分子单体(PEG-catechol);然后,采用一锅法制备了PEG-catechol水凝胶;最后,在PEG-catechol水凝胶中引入海藻酸钙(Alg-Ca~(2+))制备了基于PEG-catechol和海藻酸钙的双网络(PEG-catechol/Alg-Ca~(2+)DN)水凝胶。采用全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)对水凝胶的分子结构、微观形貌和热失重行为进行了测试及分析,采用万能试验机研究了水凝胶的力学性能。结果表明,PEG-catechol/Alg-Ca~(2+)DN水凝胶具有优异的抗压缩、抗拉伸性能,其断裂拉伸强度和拉伸断裂能分别为(191.9±22.4)kPa、(721.9±84.6)kJ/m~3,最大压缩强度及压缩断裂能分别为(25.49±2.34)MPa、(1.58±0.12)MJ/m~3。与PEG-catechol水凝胶相比,PEG-catechol/Alg-Ca~(2+)DN水凝胶的断裂拉伸强度、拉伸断裂能、最大压缩强度及压缩断裂能分别提高了15倍、28倍、2倍及6倍。