高强度壳聚糖-海藻酸盐水凝胶的制备开题报告

1. 研究目的与意义

水凝胶是一种具有三维网络结构的功能高分子材料，具有很强的吸水和保水能力，用途广泛。

传统水凝胶由于机械性能差而大大限制了其应用，研制高强度水凝胶材料成为水凝胶研究领域一个具有挑战性的热点问题。

目前由金属、陶瓷等材料制备的人工生物组织，虽然机械强度高，但不具有人体组织的优点。

2. 课题关键问题和重难点

在本次课题中的关键问题是解决壳聚糖、海藻酸钠与二氧化钛纳米粒子的结合，实现壳聚糖水凝胶机械强度的提升。

课题的难点：制备 tio2纳米粒子复合水凝胶，首先要得到较好分散的纳米粒子，所以对二氧化钛纳米粒子的表面修饰非常重要。

纯二氧化钛纳米粒子表面没有基团，通过甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷的修饰使纳米粒子表面带有双键和羰基等官能团，为了证实纳米粒子表面成功接枝上双键，采用溴化钾压片的方式对修饰过的纳米粒子进行红外表征。

3. 国内外研究现状（文献综述）

水凝胶（hydrogel）是以水为分散介质的凝胶。

具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物，是一种能够在水中溶胀、保持大量水分而又不溶解于水的三维网状聚合物。

壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-b-d葡萄糖。

4. 研究方案

半导体纳米粒子在紫外或可见光下辐射下，价电子受到激发可以发生跃迁到导带，产生光电子。

半导体产生的电子和空穴能够和聚合物或溶液中的水反应产生自由基，进而引发了单体聚合形成水凝胶。

使用丙烯酰胺作为聚合物单体、二氧化钛在体系中作为光引发剂、疏水单体甲基丙烯酸十六烷基酯作为物理交联剂，制备强韧性纳米粒子复合水凝胶。

5. 工作计划

实验初期：查找和自己研究课题相关的文献，阅读并归纳参考文献，了解和掌握研究背景和研究现状，提出研究问题，制定研究方法，设计及选择最佳实验方案，并熟悉实验室环境。

了解制备水凝胶的方法以及加强其机械强度的方法，经过对比确定一种最合适、成本较低的方案来制备高强度的壳聚糖水凝胶。

实验中期：先制备壳聚糖海藻酸钠的基础水凝胶进行对照，再制备二氧化钛纳米粒子复合水凝胶，通过对纳米粒子进行表面修饰，与所制得的胶束溶液进行混合，在紫外灯下照射得到复合水凝胶，与基础水凝胶的机械强度进行对比，看是否加强其机械强度。