(昆明理工大学)助研项目结题报告书-Su modified

1、昆明理工大学2014年“提高经济困难学生综合能力”项目化学工程学院“经济困难学生助研能力的培养及管理模式的建立”子项目结题报告项目名称： 水凝胶微球的制备与表征 项目负责人： 吴易梅 所在专业： 化学工程与工艺122班 联系电话：指导教师： 苏红莹老师 填表日期： 2014年12月21号 化学工程学院学生工作办制表填 表 须 知 1、项目宗旨：坚持“扶志与育人”相结合、“提高能力与思想政治教育”相结合、“专业知识与实际动手能力”相结合、“学生近期期望与长远发展目标”相结合、“创新创业教育与就业能力提高”相结合的原则，使贫困学生综合能力得到提高。2、项目申报表要求逐项认

2、真仔细填写,不能漏跳回答，内容应言简意赅,思路清晰,论证充分,表述明确,字迹清楚。课题名称水凝胶微球的制备与表征课题负责人吴易梅所在专业班级化工122参加学生姓名学历专业班级是否贫困生在项目中的分工吴易梅本科化工122是材料合成杨海波本科化工122是材料合成胡向明本科化工122是材料合成黄福山本科化工122是材料表征孙景阳本科化工122是材料表征主要研究内容和意义（限120字）水凝胶微球的纳米尺度是其性质和功能基础，因此制备尺寸均匀，形貌可控的微球是其制备方法的技术关键。本课题拟采用中性天然多糖高分子作为基础材料，通过反相微乳液体系中进行的化学交联反应制备水凝胶微球，并对微乳液体系的构成和反应

3、条件进行探索。预期目标（限150字）本课题通过氧化葡聚糖上的醛基和交联剂上的氨基发生的还原胺化反应实现化学交联，对其反应条件进行筛选，制备基于天然高分子材料的水凝胶；在确定交联反应条件以后，进一步尝试在反相微乳液体系中进行该交联反应，制备葡聚糖水凝胶微球，并对其进行表征。通过改变形成微乳液的表面活性剂配比对水凝胶微球的形貌进行调控。课题完成情况（1）文献知识查阅（2）氧化葡聚糖的制备（3）氧化葡聚糖的表征（4）葡聚糖水凝胶交联条件的探索（5）葡聚糖水凝胶微球的制备（6）葡聚糖水凝胶微球的表征 已取得的研究成果（1）氧化葡聚糖的制备采用高碘酸钠氧化的方法对葡聚糖进行氧化，制备分子链上具有多个醛基

4、的葡聚糖，其反应方程式如图1 所示。具体方法如下：精密秤取葡聚糖1g，以pH4.5 磷酸盐缓冲液溶解，加入等摩尔（相对于葡聚糖上的葡萄糖单位）的高碘酸钠1.3g，室温下搅拌1.5h，立即加入丙三醇适量，室温下继续搅拌15min，将反应混和液置透析袋中，以水为介质透析2 天，透析液冷冻干燥，得氧化葡聚糖。图1 高碘酸钠氧化葡聚糖的反应示意图（2）氧化葡聚糖的表征氧化葡聚糖红外光谱测定红外光谱测定用溴化钾压片法测定，具体方法如下：1. 将 5mg 冻干后的氧化葡聚糖样品放入玛瑙研钵中，加入200mg-400mg 干燥的溴化钾粉末，混合研磨均匀。用不锈钢钥匙移取约200mg 混合粉末于锭剂成型器中，

5、10MPa 下加压30 秒，即可得到锭片。2. 打开电脑和红外光谱仪。3. 把锭片放置于固体样品的架子上，样品架插入红外光谱仪的式样窗口。关闭样品室，即可测定样品的红外吸收光谱。葡聚糖及氧化葡聚糖的红外光谱如图2所示，从图中可以看出，葡萄糖的红外特征峰在氧化葡聚糖的红外图谱上都能见到，从右至左分别为的羟基峰（3400左右），非醛基上的碳氧双键伸缩振动峰（1600 左右），碳氧伸缩振动峰（包括C-O-C、C-OH，10001300cm），说明葡聚糖分子上的羟基经氧化部分地变成了醛基，氧化葡聚糖与葡聚糖的基本结构很相似。图2 葡聚糖及氧化葡聚糖的红外光谱图（1：氧化葡聚糖；2：葡聚糖）由红外图谱可

6、知氧化葡聚糖红外图谱上在1731.88 处有一峰，此峰为醛基上的-C=O-伸缩振动峰，而在葡聚糖的红外图谱上无此峰，说明葡聚糖经氧化其分子上的羟基变成了醛基，葡聚糖变成了氧化葡聚糖；另外从图谱上还可以看出，氧化葡聚糖除上述醛基上的-C=O-伸缩振动峰外，其他的峰基本与葡聚糖的红外吸收峰一致，说明葡聚糖分子上的羟基部分变成了醛基。（3）氧化葡聚糖醛基滴定 实验中采用盐酸羟胺滴定的方法对制备的氧化葡聚糖醛基进行滴定，其原理如下所示：具体操作过程如下： 配制标准氢氧化钠溶液秤取氢氧化钠1.0 g，将氢氧化钠溶于250 ml水。邻苯二甲酸氢钾放入烘箱烘至恒重，秤取邻苯二甲酸氢钾0.6002 g，用50

7、 ml水溶解。 酚酞指示剂的配制秤取0.5 g酚酞，用乙醇溶解，稀释至100 ml。在邻苯二甲酸氢钠钾溶液中加入3滴酚酞指示剂。 用碱式滴定管标定配制的氢氧化钠溶液滴定样品：第一次30.1ml，第二次 30ml空白试验：5ml氢氧化钠浓度： 配制甲基橙指示剂秤取1g甲基橙指示剂，于100 ml水溶解。 氧化葡聚糖醛基测定将盐酸羟胺放入烘箱中干燥至恒重后，秤取0.431g溶于25ml水中，配制浓度为0.248mol/ml的盐酸羟胺溶液；秤取0.0984g氧化葡聚糖溶于配制好的盐酸羟胺溶液中；向获得的溶液中加入23滴甲基橙指示剂，用标定好的氢氧化钠溶液滴定至红色变为黄色，并作空白对照。计算得到醛基

8、氧化度即100个葡萄糖单体含有醛基的个数为：（4）交联葡聚糖的制备葡聚糖水凝胶的制备采用还原胺化反应进行，其反应机理如图3 所示。图3 氧化葡聚糖通过化学交联制备水凝胶的反应方程式（以乙二胺为交联剂（5）葡聚糖水凝胶微球的制备以乙二胺为交联剂以span 80为表面活性剂，乙二胺为交联剂，以环己烷和氧化葡聚糖为原料制取水凝胶微球。称取0.75g span 80在78-1磁力加热搅拌器上搅拌后加8ml环己烷溶解，随后别剧烈搅拌别逐滴加入1ml氧化葡聚糖，接着加入8µl乙二胺继续长时间搅拌，反应24小时，形成淡橘黄色微球溶液时用乙醇洗去微球表面的活性剂，最后加水稀释后在显微镜下观察微球。以

9、赖氨酸为交联剂以span 80为表面活性剂，赖氨酸为交联剂，以环己烷和氧化葡聚糖为原料制取水凝胶微球。称取0.75g span 80在78-1磁力加热搅拌器上搅拌后加8ml环己烷溶解，随后别剧烈搅拌别逐滴加入0.5ml氧化葡聚糖，接着加入60µl赖氨酸继续长时间搅拌，反应24小时，形成淡橘黄色微球溶液时用乙醇洗去微球表面的活性剂，最后加水稀释后在显微镜下观察微球。以span 80和TWEEN 80为表面活性剂以span 80和TWEEN 80为表面活性剂，赖氨酸为交联剂，以环己烷和氧化葡聚糖为原料制取水凝胶微球。称取0.75g span 80和0.088gTWEEN,并以200

10、81;l正乙醇稳定微乳液，在78-1磁力搅拌器上搅拌后加8ml环己烷溶解，随后剧烈搅拌并逐滴加入0.5ml氧化葡聚糖，接着加入60µl赖氨酸继续长时间搅拌，反应24小时后，形成淡橘黄色溶液时用乙醇洗去微球表面的活性剂，最后加水稀释后在显微镜下观察。（6） 葡聚糖水凝胶的表征图4氧化葡聚糖交联前（1）后（2）的红外光图谱由红外图谱可知氧化葡聚糖红外图谱（图4）上在1731.88 处所示的醛基上的-C=O-伸缩振动峰消失，表示氧化葡聚糖上的醛基和乙二胺上的氨基反应生成亚氨基。葡聚糖凝胶上没有醛基，全部与乙二胺反应。（7）葡聚糖水凝胶的形貌分析通过光学显微镜对获得的水凝胶形貌进行观测，结果

11、如图5所示：从图中可以看出获得的水凝胶具有球形结构，且尺寸分布比较均匀。图5葡聚糖水凝胶光学显微镜图片（放大倍数：400 倍）通过扫描电子显微镜对仅用Span80作为表面活性剂制备的水凝胶形貌进行观察，结果如图6所示：从图中可以看出获得的水凝胶具有球形结构，且尺寸在40微米左右。图6葡聚糖水凝胶的扫描电子显微镜图片（表面活性剂：Span 80）通过扫描电子显微镜对用Span80和Tween80复配表面活性剂形成微乳液制备的水凝胶形貌进行观察，结果如图7所示：从图中可以看出该反应条件获得的水凝胶也具有球形结构，且出现了很多尺寸在1-5微米的微球。可见，通过表面活性剂的复配可以获得尺寸更小的水凝胶

12、微球。可能原因：1，多种表面活性剂的复配能有效调节表面活性剂的亲水亲油平衡值，起到了良好的增效协同作用；2，助表面活性剂正己醇能是界面张力明显降低，增加微乳液界面的流动性，同时也对调节表面活性剂亲水亲油平衡值起到一定的作用。图7葡聚糖水凝胶的扫描电子显微镜图片（表面活性剂：Span 80 + Tween 80）资助经费支出情况（1）葡聚糖T40，100g 387元（2）Tween 80，25g 223元（3）红外表征x 4 160元（4）玻璃仪器 200元（5）SEM表征 500元指导教师意见该课题围绕天然多糖基水凝胶微球的制备方法和条件开展，目前已完成氧化葡聚糖的制备和表征、确定了化学交联的反应条件；并进一步通过反相微乳