VoL21 No.1 倾正秋等：人工软骨材料一豪乙烯醇水凝胶的研制 41· 1.5力学性能的测试 22工艺因素对PVA火凝胶结晶度的影响 在LLDYD-2000R材料试验机上进行拉伸试 当PVA“熔胶"突然被冷却时，PVA相互缠结 验，拉伸速率为10mm/minm;另外在该材料试验 的网状结构被保持下来，在整体材料中以连续相 机上进行压痕试验，采用平头圆柱压头测定材料 的形式存在，并形成部分结晶区城（图2）.其中一 的压缩弹性模量，试样浸于37℃、0.9%的NaCI溶 个PVA大分子穿过被无定形区分开的几个结晶 液中。 区城，而水分子以结合水或自由水的形式存在于 无定形区1.当PVA熔胶"突然冷却时，其粘度迅 2试验结果与分析 速增加，PVA分子链的活动减小，部分PVA的大 分子链段未来得及作规整排列，形成完善不一的 2,1PVA的溶解行为 PVA的特性取决于聚合度和醇解度.聚合度 结晶结构，当其在室温解冻时，少量可以在室温 时运动的链段重新作规整排列，再次冷冻时可以 主要影响体系的强度，对溶解行为也有影响，如 使结晶更加完警，结晶度增加（见表2）.试验过程 486型PVA于温水中混合20min左右即可溶解， 但冷冻时无法形成具有一定强度的凝胶体.而醇 中，PVA水凝胶经过第2次冷冻后，模具底层有 一层冰，说明无定形区由于形成新的结晶而将其 解度决定了PVA的溶解性，醋酸基为憎水基团， 内含的水分挤出。 可以减弱邻近分子间及分子内的氢键，改善PVA 的溶解性，因而17-88型PVA溶解性优于17-99 型PVA溶解性（见表I). 表IPVA的基本性能 PVA的性能 486型 17-88型17-99型 溶解性 好 好 较好 水溶液冷冻后强度 无 较好 医 真空脱水后试样的强度 无 差 好 PVA溶于水中时，如果它的质量分数很低， 每个分子以包含大量水的形式存在，当它的质量 分数达到4%时，分子球间发生相互缠结作用，质 图2PVA-水凝胶的扫描电镜(SEM)照片 量分数上升，缠结作用增加，当质量分数达到 ()冷冻后真空脱水的水凝胶试样扫描电镜照片 )幅厢交联后水凝胶试样扫描电镜照片 10%一12%时，这种缠结作用形成网状结构，浓度 图3为试样的差热分析曲线.图3中，每种试 越大，这种网状结构越紧密（通常工业上将这种 样都存在两个以上独立的熔融峰同一水凝胶试 质量分数范围内的PVA溶液称为“溶胶).当突 样经过真空脱水处理后，试样存在两个独立熔融 然冷却时，这种形貌被保持下来（如图1a),将试 样进行拉伸后，缠结分子沿拉伸方向伸直并取向 峰（曲线3），而未经真空脱水处理，试样只存在一 个熔融峰（曲线2，曲线前部较大的峰为水的吸热 排列（如图1b). 峰)，说明经过真空脱水处理后，水凝胶试样存在 (a) 2种以上类型的结品相区.对冷冻后的试样进行 真空脱水处理时，部分PVA分子及晶粒沿水蒸发 的方向作规整有序化排列，因而部分非晶区分子 及品粒重新取向排列，由于水的蒸发带走热量， 局部温度降低，使这种规整排列被“冻结”起来， 形成“束状晶ˉ（如图2a).图2b为辐照交联后水 凝胶试样的微观形貌，其中亮点为交联点图3中 反复冷冻.真空脱水处理后的水凝胶试样（曲线 3)的高温熔点与只进行反复冷冻结晶试样（曲线 图！PVA-水凝胶的微观形貌（显微镜丽片） 2)的熔点大致相同，说明曲线3的高温点是反复 ()反复冷冻试样的微观形粮 冷冻时结晶部分的熔点，而低温熔点是真空脱水 (心)蒋水凝胶进行拉伸后的薇观形貌