多孔规整天然聚多糖/TiO2水凝胶原位辐射构筑及性能研究

Due to the inadequacy of the artificial natural polysaccharides hydrogel generally do not have porous and well-defined microstructures, which leads to their slow responsive speed and weak mechanical strength, they cannot be applied in the practical application of a variety of fields as functional materials. Electron beam radiation is a simple and effective way to improve the performance of natural polymer materials. Porous and well-defined structured NPSA/TiO2 nanocomposite hydrogel “soft reactor” will be synthsized by electron beam radiation emulsion polymerization by clever design on the preparing conditions and expected to achieve a favorable performance of the synergies of the combination of the improvement of the mechanical properties, biological, physiological functions, easily recycled and reused in order to broad the range of application of hydrogel. It is adopted the research approach of “elements-soft reactor-mechanism-product” in this project and aims to raise and establish a preparing method of NPSA/TiO2 nanocomposite hydrogel “soft reactor” with new mechanism, porous and well-defined microstructures, rapid responsive speed, good mechanical properties, it is confirmed that the “soft reactor” has a good quality with photocatalytic, light sensitized antimicrobial activity. Meanwhile, it is expected to be used to the degradation of organic pollutants, the safety and effectiveness of medical dressings system in order to lay the foundation for the preparation of natural polysaccharide/inorganic composite functional polymer materials and application development..

人造天然聚多糖水凝胶普遍存在无多孔规整微结构、响应速度慢、机械性能差等问题，使其作为功能材料的实际应用受到限制。电子束辐射技术是提高天然高分子材料性能简单而有效的途径。通过对水凝胶制备条件的巧妙设计，利用电子束辐射乳液聚合原位可控制备系列功能NPSA/TiO2纳米复合水凝胶“软反应器”，有望实现有利性能的结合, 力学性能的提高、生理生化功能的协同增效, 易于回收和重复使用，从而拓宽材料的应用范围。本项目采用“分子-软反应器-机制-产品”这条研究途径，旨在提出和建立一种全新作用机理、多孔规整微结构、响应速度快、力学性能优异的原位辐射可控制备NPSA/TiO2纳米复合水凝胶“软反应器”的新方法，并证实这种水凝胶“软反应器”具有良好的光催化性、光敏抗菌活性，并且有望安全有效地用于有机污染物降解、医用敷料等体系，为制备天然聚多糖/无机复合功能高分子材料的应用开发奠定基础。

本项目建立了一种全新作用机理、多孔规整微结构、响应速度快的电子束辐射乳液聚合原位可控制备多孔规整NPSA/TiO2纳米复合水凝胶“软反应器”的新方法。利用各种表征手段证明了多孔、规整、纳米TiO2引入到了NPSA水凝胶的网络结构中，提高了NPSA水凝胶的力学性能和外源刺激响应速率，而NPSA也拓宽了TiO2的可见光响应范围，实现了有利性能的结合。通过光催化降解有机污染物，发现NPSA/TiO2水凝胶复合体系的光催化性能具有明显的提高，其复合体系稳定性延长且具有易回收或免回收再利用性能。有效对比NPSA/TiO2水凝胶复合体系与单一组分的光敏抗菌行为，揭示了NPSA/TiO2水凝胶“软反应器”有效实现了光敏抗菌机制与生理生化功能的协同增效机理。进一步证实了NPSA/TiO2纳米复合水凝胶体系可以安全、有效用于有机污染物降解、医用敷料等体系，为制备天然聚多糖/无机复合功能高分子材料的理论研究和应用开发奠定基础。其主要研究内容如下：.1、 建立了一种全新作用机理、多孔规整微结构、响应速度快的电子束辐射乳液聚合原位可控制备多孔规整NPSA/TiO2纳米复合水凝胶“软反应器”的新方法，拓展了量 子点、金属/天然聚多糖基水凝胶“软反应器”的原位辐射制备及其在光催化降解和有机催化合成中的应用基础研究； .2、 探索了基于电子束辐射技术制备TiO2/高分子基光催化材料及其光催化协同增效机制，并证实其可以有效地用于有机污染物降解、重金属离子去除、药物可控释放、易回收/免回收再利用等体系；.3、研究了生物活性纳米复合水凝胶辐射制备及其生物学使役行为，并证实其可以安全有效地用于光敏抗菌、医用敷料、人工玻璃体、指纹显现等体系；.4、 探究了多孔规整水凝胶辐射合成及其微结构对性能的影响与调控机制，设计与开发了多孔规整水凝胶合成成套装置和温敏水凝胶退热贴产品，并成功实现成果转化。