Facile Synthesis and Properties of Robust and Anti-swelling Hydrogels

doi:10.7503/cjcu20200722

Abstract

Abstract:

Robust and anti-swelling hydrogels based on commercial available polyvinyl alcohol（PVA） and chitosan（CS） were prepared via freezing-thawing cycle to prepare the precursor PVA-CS hydrogel firstly， followed by soaking in sodium chloride aqueous solution and dialysis against water to obtain the resultant PVA-CS-6.16-30 hydrogel. The microstructures of the two hydrogels were characterized， and their mechanical pro-perties were evaluated. Due to the multiple interactions of hydrogen bonding， crystalline region and chain entanglement， the obtained PVA-CS-6.16-30 hydrogel dissipated external energy more effectively. Compared with the precursor PVA-CS hydrogel， the free water content and mesh size of the resultant hydrogel declined from 62.8% and 6.11 to 52.6% and 5.21 nm， respectively. In contrast， the gel fraction， cross-linking density and crystalline degree of PVA increased from 58.6%， 7.69×10^-4 and 14.8% to 86.8%， 9.97×10^-4 mol/cm³ and 17.2%， respectively. Benefited from the higher cross-linking density and more homogeneous gel framework， the tensile strength， elongation at break， toughness as well as compressive stress of the resultant hydrogel increased to 2.9 MPa， 229%， 3.3 MJ/m³and 7.6 MPa， respectively. Furthermore， it exhibited excellent anti-swelling and creep-resistant abilities. The resultant hydrogel maintained its original shapes and mechanical properties（tensile and compressive strength were 2.8 and 7.5 MPa， respectively） even after soaking in PBS aqueous solution for 7 d at 37 ℃. We hope that the full-fledged starting material， easy-operated process and balanced properties of the resultant hydrogel will promote the development of tissue engineering and biomedical materials for commercial applications.

Key words: Hydrogel, Non-swellable property, High strength, Facile synthesis

CLC Number:

O636.1

TrendMD:

LUO Chunhui, ZHAO Yufei. Facile Synthesis and Properties of Robust and Anti-swelling Hydrogels[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(6): 2024.

Figures/Tables 11

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