PVA/PAA/BC复合水凝胶的制备与性能

利用冰冻-解冻循环法制备聚乙烯醇（PVA）/聚丙烯酸（PAA）/细菌纤维素（BC）复合水凝胶.研究BC与单体丙烯酸（AA）用量对PVA/PAA/BC复合水凝胶的力学性能和溶胀特性的影响,初步探讨PVA/PAA/BC复合水凝胶的pH敏感性.实验结果表明：随着BC添加量的增多,PVA/PAA/BC复合水凝胶的含水率和拉伸强度与PVA/PAA水凝胶相比均有一定程度的提高,SEM表明复合水凝胶的网络交联点增多;加入AA会使复合水凝胶拉伸强度减小,但溶胀性能提高很多.综合考虑,BC添加量为4%,AA添加量为8%时,各项性能均较好.     

聚吡咯/石墨烯复合水凝胶的制备与性能

先通过软模板法制备具有纳米管状结构的聚吡咯（PPy）,再以此PPy与氧化石墨烯（GO）为前驱物,通过水热法制备具有三维结构的聚吡咯/石墨烯（PG）复合水凝胶。研究了PPy用量对复合水凝胶的影响。利用扫描电子显微镜对其形貌进行表征,用循环伏安法和恒电流充放电法对复合凝胶的电化学性能进行了研究。结果表明,当m（PPy）∶m（GO）在1.5∶1到2.5∶1之间时,可以形成完整的PG复合水凝胶,复合水凝胶可承受自身重量约1 000倍的压力。PG复合水凝胶具有良好的电化学性能,当恒电流充放电测试的电流密度增加到20 A/g时,复合水凝胶的比电容仍然大于400 F/g。这些结果表明PG复合水凝胶在超级电容器领域有着较好的应用前景。     

PAA/CS/GO水凝胶的制备及其吸附性能

为了克服壳聚糖在酸性条件下不稳定的缺点，提高氧化石墨烯的分散性能，提升壳聚糖/氧化石墨烯体系对亚甲基蓝的吸附性能，利用自由基聚合和热交联法将丙烯酸（AA）引入壳聚糖（CS）/氧化石墨烯（GO）体系，制备了聚丙烯酸（PAA）/CS/GO水凝胶，并采用电子扫描电镜和傅里叶变换红外光谱对水凝胶的表面结构及化学成分进行了表征，探究了丙烯酸用量、pH值、吸附时间、染料浓度和温度对水凝胶吸附亚甲基蓝容量的影响。结果表明：PAA/CS/GO水凝胶内部成功引入了大量羧酸基团，内部充满孔洞结构并具有稳定性和极佳的吸水溶胀性能；吸附实验表明，丙烯酸剂量为12 mL时制备的PAA/CS/GO水凝胶在温度为333 K时对亚甲基蓝（MB）具有最佳吸附效果，吸附量达到了771.5 mg/g；同时该水凝胶对亚甲基蓝的吸附过程遵循拟二阶动力学模型和Freundlich等温吸附模型。吸附机理研究发现，静电作用力、氢键、共轭作用和孔隙结构是高吸附性能的主要影响作用力。     

聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶与甲壳素纤维共混体系的制备与性能

以甲壳素纤维为填充材料,采用自由基聚合法制备聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)/甲壳素纤维复合水凝胶,研究了甲壳素纤维在复合水凝胶中的分散程度以及该复合水凝胶的力学性能和溶胀性能.结果表明:甲壳素纤维在复合水凝胶中的分散性与其长度和含量有关.甲壳素纤维的加入可改善PNIPAAm水凝胶的力学性能,对水凝胶体系的早期溶胀速率也有一定的促进作用.     

羧化多壁碳纳米管/海藻酸钙水凝胶过滤膜对染料的截留性能

为了研发一种抗污染的复合水凝胶纳滤膜,并将其用于染料脱盐,采用CaCl_2溶液作为交联剂并不加致孔剂,制备了羧基化多壁碳纳米管/海藻酸钙(CMWCNT/Ca Alg)复合水凝胶过滤膜.通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征膜的形态,研究了膜的力学性能、抗污染性能和含盐染料溶液的通量及截留性能.结果表明:CMWCNT/CaAlg复合膜具有良好的力学性能和抗污染性能.在CMWCNT含量为海藻酸钠质量的1%时,复合膜对考马斯亮蓝G250(M_w=854.02)的截留率接近100%,而对NaCl几乎没有截留.     

透明质酸钠/β-磷酸三钙复合水凝胶的制备及性能研究

采用原位凝胶法以己二酸二酰肼作为交联剂制备了透明质酸钠/β-磷酸三钙复合水凝胶。对所制备的水凝胶进行了傅里叶变化红外光谱、扫描电镜和X射线衍射分析,考察了β-磷酸三钙对复合水凝胶结构、微观形貌及物相的影响,同时测定了交联后水凝胶的力学性能和溶胀性能。结果表明,水凝胶网络结构随着β-磷酸三钙含量的增多而变得致密,平均孔径在100~200μm之间,溶胀率随着磷酸三钙含量的提高而降低,抗压强度则呈现先增大后减小的趋势,在透明质酸钠/β-磷酸三钙质量比为7∶3时达到最大值。该材料有作为生物医用材料的潜力。     

PVA-蚕丝复合水凝胶的制备与性能评价

选用高分子聚乙烯醇（PVA）和脱胶后的蚕丝为原料,采用反复冷冻-融化法制备PVA-蚕丝复合水凝胶.在去离子水溶液中浸泡,并通过称重法研究复合水凝胶的溶胀特性以及蚕丝的含量对其溶胀性能的影响.采用平头圆柱压头测定复合水凝胶的压缩弹性模量并依据国标GB1685-82测量复合水凝胶的应力松弛特性.用S-3000N型扫描电镜表征PVA-蚕丝复合水凝胶的微观结构.结果表明：在去离子水中,复合水凝胶的溶胀趋势基本一致,而且溶胀比均随着蚕丝含量的增高而降低;PVA-蚕丝复合水凝胶的弹性模量和应力松弛速率均随着蚕丝添加量的增高而增高;丝胶与聚乙烯醇有良好的结合性,蚕丝的加入使PVA基体结构的方向性增强.     

石墨烯/聚苯胺水凝胶的制备及其在超级电容器中的应用

为解决二维纳米材料石墨烯在使用中容易堆叠的问题,制备了石墨烯/聚苯胺复合水凝胶,先利用氧化石墨烯片层间的π-π相互作用、含氧官能团、氢键等作用力自组装而成三维水凝胶,再将苯胺单体化学氧化原位聚合并复合入石墨烯水凝胶中制成复合水凝胶,应用于超级电容器的电极材料中具有较好的电容性能.在冰浴条件下制备有利于聚苯胺形成长链,其复合水凝胶比电容可达390.9 F/g,比普通石墨烯水凝胶提高了近60%.     

智能石墨烯复合水凝胶的制备与表征

智能水凝胶是一种敏感性材料,能对不同环境的刺激产生相应的变化。实验以N-异丙基丙烯酰胺为原料,石墨烯为添加剂,N-N’亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,原位聚合得到复合水凝胶。研究了石墨烯浓度、交联度对吸水速率、膨胀比的影响。结果表明,石墨烯的浓度与吸水速率、膨胀比成反比。同时探讨了交联度对其机械性能的影响,表明交联度与拉伸强度成反比。通过扫描电镜观察其断面形貌,断面呈现多孔状形态。     

氧化石墨烯/海藻酸钙复合纤维的制备与性能研究

为了解决以纯海藻酸钠制备的海藻酸盐纤维力学性能差的问题,本文采用改进的霍姆斯法合成氧化石墨烯(graphene oxide,GO),利用透射电子显微镜和红外光谱对GO的形态结构进行表征分析。并以氯化钙为凝固浴,对含GO的海藻酸钠水溶液进行湿法纺丝,制备了GO/海藻酸钙复合纤维,并考察复合纤维的表面和内部形态、拉伸性能及阻燃性能。研究结果表明,复合纤维径向表面存在凹陷、断面质地均匀,GO的引入使海藻酸钙纤维的断裂强度和断裂伸长率明显提高。当氧化石墨烯的质量分数为1%时,断裂强度为海藻酸钙纤维的162%,断裂伸长率为海藻酸钙纤维的203%。另外与纯海藻酸钙纤维相比,复合纤维的阻燃性能得到进一步提高。同时也表明在海藻酸钙纤维中加入一定量的GO,海藻酸钙复合纤维的力学性能和阻燃性能得到很大的提升,使海藻酸钙纤维具有更加广泛的应用前景。     

Fabrication and Characterization of One Interpenetrating Network Hydrogel Based on Sodium Alginate and Polyvinyl Alcohol

One interpenetrating network hydrogel based on sodium alginate(SA) and polyvinyl alcohol(PVA) was synthesized by combining the raw materials of PVA and SA with the double physical crosslinking methods of freezing thawing and Ca~(2+) crosslinking. The PVA-SA composite hydrogel have been characterized by scanning electron microscopy for surface morphology, infrared spectroscopy for investigating the chemical interactions between PVA and SA, X-ray diffraction for studying the PVA-SA composite structure property and thermal gravimetric for understanding the PVA-SA composite thermal stability. The swelling behavior and the degradation rate of the PVA-SA composite hydrogel were studied in simulated gastrointestinal fluid. Using bovine serum albumin(BSA) and salicylic acid as the model drugs, the release behavior of the PVASA composite hydrogel on macromolecular protein drugs and small molecule drug were evaluated. The results showed that the water absorption and degradation ability of the PVA-SA composite hydrogel was much better compared to the pure SA hydrogel or pure PVA hydrogel. The hydrogel exhibited remarkable pH sensitivity and the network was stable in the simulated intestinal fluid for more than 24 h. With the advantages such as mild preparation conditions, simple method, less reagent and none severe reaction, the PVA-SA composite hydrogel is expected to be a new prosperous facile sustained drug delivery carrier.     

氮掺杂石墨烯/氧化亚铜复合凝胶的制备与性能

为了拓展石墨烯凝胶材料在污水处理领域的应用,以氧化石墨烯与氢氧化铜为前驱物,氨水为氮源,葡萄糖为还原剂,利用一步水热法制备了氮掺杂石墨烯/氧化亚铜（NG/Cu2O）复合凝胶材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,通过紫外-可见分光光度计测试NG/Cu2O复合材料在不同的光照环境下对罗丹明B（RhB）染料所表现出的吸附降解性能。实验结果表明,与NG凝胶相比,NG/Cu2O复合凝胶材料表现出更好的吸附与催化降解能力,且在紫外光的光照环境下对RhB染料的吸附降解性能最佳。     

硅灰与氧化石墨烯对硬化水泥浆体的复合增强效应

研究了硅灰与氧化石墨烯复掺时对硬化水泥浆体力学性能的影响. 分别进行了普通水泥浆体、内掺质量分数10%的硅灰水泥、外掺质量分数0.8%的氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂（GOPCs）水泥浆体以及同时内掺硅灰与外掺GOPCs的水泥浆体的配制. 对4种硬化水泥浆体的抗折强度、抗压强度以及90 d龄期孔隙率进行了测定,同时采用X射线衍射仪及扫描电子显微镜对水泥水化产物进行分析,并将4种样品的力学性能进行比较. 结果表明,当掺10%硅灰时,硬化水泥浆体90 d抗压强度比空白样提高了3.6%,抗折强度提高了9.6%;当只使用氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂而不掺硅灰时,抗压强度提高了11.9%,抗折强度提高了15.3%;当硅灰与氧化石墨烯复掺时,抗压强度提高了22.7%,抗折强度提高了38.6%. 孔隙率的变化以及XRD、SEM分析证实了这一结果. 因此,硅灰与氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂对硬化水泥浆体具有复合增强作用.     

聚乳酸/海藻酸钠共混膜的制备及性能研究

本文以聚乳酸（PLA）和海藻酸钠（SA）为原料,采用流延成膜法制备了PLA/SA共混膜,并研究了PLA/SA共混膜的吸湿、力学性能及热学性能。结果表明：PLA与SA分子之间存在着较强的氢键作用力;SA的引入,提高了共混膜的结晶性能;共混膜的吸湿率随共混膜中SA含量的增加而增加;力学性能随SA含量的增加而减少。     

Microstructure and Properties of Graphene Oxide-doped TiO_2 Coating on Titanium by Micro Arc Oxidation

Micro arc oxidation(MAO) coatings doped with graphene oxide(GO) were prepared on pure titanium by adding GO and sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS) into a sodium silicate solution. The as-deposited coatings were comparatively analyzed by scanning electron microscopy(SEM), energydispersive X-ray spectroscopy(EDS) and X-ray diffraction(XRD). The binding forces of the MAO, MAO+GO and MAO+GO+SDBS three coatings were measured by a scratch tester. The mechanical property of the three coatings was analyzed using the nano-indentation technique. The corrosion resistance of the coatings was tested by the electrochemical system in 3.5% NaCl solution. The photocatalytic activity of the prepared samples was evaluated by determining the degradation of methylene blue(MB) solution. The results showed that compared to the MAO coating, the morphologies and phase compositions of MAO+GO and MAO+GO+SDBS composite coatings were significantly different. These two composite coatings all had superior photocatalytic activity. Especially, the MAO+GO composite coating still had enhanced binding force and excellent corrosion resistance. Furthermore, the relationship between the microstructure and the properties of these three MAO coatings was analyzed.     

Characterization and Saturable Absorption Property of Graphene Oxide on Optical Fiber by Optical Deposition

We prepared graphene oxide(GO) saturable absorber(SA) successfully through optical deposition method, which is a simple but effective approach to deposit various materials onto substrate under the effects of light, and investigated several factors that influence the optical deposition result of GO onto optical fiber end, including poly(methyl methacrylate)(PMMA) concentration, light intensity, light mode, and deposition time. The efficient optically deposited GO preserving its nonlinearity guaranteed by GO/PMMA composite formation was also demonstrated. The GO SA prepared by optical deposition shows superior saturable absorption property with modulation depth and nonsaturable loss of 6% and 40%, respectively.     

蘑菇状非球形聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯微球的制备

以制备非球形高分子微球为主要目的,通过种子乳液聚合法,以交联聚苯乙烯（CPS）微球为种子,甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体,合成一系列的聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯（PS/PM-MA）微球,并讨论CPS种子微球的交联度、MMA单体的添加量和溶胀时间等聚合参数对所得微球形貌的影响.实验表明,当CPS种子微球的交联度为8％,m（MMA）∶m（CPS） =9：1,单体溶胀时间8h或更长时,所制备的PS/PMMA微球具有独特的蘑菇状非球形形貌.     

水热法制备聚苯胺/石墨烯复合材料的研究

以氧化石墨烯（GO）与苯胺作为前驱物,在高温高压下一步水热反应,合成了聚苯胺/石墨烯（PANI/Gr）复合材料。利用紫外可见光谱、傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜研究了PANI/Gr复合材料的结构和微观形貌,进一步利用电化学工作站探究了PANI/Gr复合材料的电化学性能。研究了水热反应时苯胺与GO的投料质量比对所得复合材料的结构与电化学性能的影响。循环伏安法和恒电流充放电测试结果表明由于聚苯胺与石墨烯的相互作用,复合材料的电容性能比单组分的聚苯胺和石墨烯要高。这说明通过GO与苯胺的一步水热反应成功制备了具有优良电容性能的PANI/Gr复合材料。     

无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及性能

以低成本的无尘纸为基底吸附氧化石墨烯,再通过水热处理得到还原氧化石墨烯,最后将苯胺原位聚合到无尘纸@还原氧化石墨烯上,制备得到无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。运用循环伏安法、恒电流充放电法、阻抗法等测试该复合材料的电化学性能。结果表明,与无尘纸@还原氧化石墨烯相比,无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的电化学性能有显著提高,在扫描速率为20 mV/s时,比电容达到280 F/g。基于无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料组装的电容器有良好的柔性,充电后可点亮白色LED灯。因此,具有柔性与电容性能的无尘纸@还原氧化石墨烯/聚苯胺复合材料能用于超级电容器领域。