聚乙二醇/聚四氢呋喃醚二醇摩尔比对高强度聚氨酯(脲)水凝胶的性能影响
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安徽大学化学化工学院 安徽省绿色高分子重点实验室,安徽 合肥 230601

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安徽省高校科学研究项目(KJ2018ZD004)


Influence of PEG/PTMG Mole Ratio on Performance of High-Strength Polyurethane Urea Hydrogel
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    摘要:

    以1,4-丁二醇(BDO)和水作为扩链剂,改变软段中聚乙二醇(PEG)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)的摩尔比,合成了一系列聚氨酯(脲),并制备成水凝胶。红外光谱仪和电子拉力机对聚氨酯(脲)及不同形态水凝胶进行了测试。结果表明,随着PEG和PTMG摩尔比减小,水凝胶拉伸强度、断裂延伸率及压缩模量增强,溶胀率降低。在初始的溶胀阶段,水凝胶扩散指数均大于0.5,表明初始溶胀阶段的溶胀行为是non-Fickian扩散。PEG与PTMG的摩尔比为4/1时综合性能较优,溶胀平衡水凝胶的拉伸强度、压缩应力及压缩模量分别为3.53 MPa,37.02 MPa和1.51 MPa,溶胀率为118.98%。PEG/PTMG型聚氨酯水凝胶有望应用于人工软骨组织。

    Abstract:

    Using 1,4-butanediol (BDO) and water as chain extender, the ratio of polyethylene glycol (PEG) and polytetrahydrofuran ether glycol (PTMG) in soft segment was changed to synthesize a series of polyurethanes (ureas) and the hydrogels were prepared. Polyurethane (urea) and different forms of hydrogel were tested by infrared spectrometer and electronic tensile machine, and the results show that with the decrease of PEG/PTMG mole ratio, the tensile strength, tensile strain and compressive modulus of the hydrogel are enhanced, and the swelling rate is reduced. In the initial swelling phase, the hydrogel diffusion index is greater than 0.5, indicating that the swelling behavior in the initial swelling stage is non-Fickian diffusion. When the n(PEG)/n(PTMG)=4/1, the tensile strength, compressive stress and compressive modulus of the swelling equilibrium hydrogel are 3.53 MPa, 37.02 MPa and 1.51 MPa, respectively, and the swelling rate is 118.98%. PEG/PTMG polyurethane hydrogels are expected to be applied to artificial cartilage tissues.

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  • 收稿日期:2023-10-24
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  • 网络出版日期:2024-05-23
  • 在线发布日期: 2024-12-03
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