氧化石墨烯量子点改性海藻酸钠复合杂化膜的制备

自制氧化石墨烯量子点(GOQDs)分散于海藻酸钠(SA)溶液中,涂覆在多孔尼龙膜支撑层上,制备GOQDs改性SA复合杂化膜.研究了GOQDs的加入对膜结构、形貌、表面亲水性、溶胀性和渗透汽化性能的影响.结果表明,复合杂化膜对异丙醇溶液具有明显的渗透汽化脱水作用,GOQDs质量分数为2%的膜性能最优,该膜对温度为50℃,水质量分数为10%的异丙醇溶液的渗透通量和分离因子分别为(1 130±51) g/(m~2·h)、2 241±73,分别是海藻酸钠膜的1.41倍和5.90倍,渗透汽化分离指数为2.53×10~6 g/(m~2·h),比海藻酸钠膜提高了8倍.操作温度的升高会提高膜的分离因子和通量,进料液浓度的增大会使膜的通量显著变大.过量的GOQDs不会对膜渗透汽化脱水产生显著的阻碍作用.     

自组装的壳聚糖/SiO2杂化膜

以硅溶胶为晶种,使硅酸钠在壳聚糖膜中自组装形成SiO2微粒和晶须,并得到壳聚糖/SiO2杂化膜(以下简称杂化膜).用电子扫描电镜观察了SiO2微粒和晶须的形貌,研究杂化膜在水中的溶胀率,杂化膜的拉伸强度、伸长率和弹性模量等力学性能,杂化膜的热稳定性能.结果表明:杂化膜内SiO2为长3.0～6.0 μm,宽150m的晶须,以及直径为3.0μm的微粒;当膜内SiO2质量分数为7.5%时,杂化膜的力学性能达到最佳,其拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率分别为38.39MPa、2383.02MPa、19.82%;随着杂化膜内SiO2质量分数从2.5%增加到12.5%,其溶胀率从112.0%下降到83.7%;杂化膜在200～800 nm波长范围的吸光度也逐渐降低;杂化膜的分解温度为314℃,高于单纯壳聚糖膜的分解温度290℃,表明SiO2晶须与壳聚糖杂化可提高壳聚糖膜的热稳定性.     

累托石/海藻酸钠插层纳米复合膜的制备与性能

采用水溶液法制备了钠化累托石(Na+REC)与海藻酸钠(SA)插层纳米复合膜(Na+REC/SA)。以红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)分析了复合膜的分子结构,通过电镜扫描(SEM)及原子力显微镜(AFM)观察了复合膜的相貌结构,研究了复合膜的热性能及力学性能。结果表明,Na+REC在添加量较少时可与SA形成插层型纳米复合膜,该复合膜与纯SA膜相比,具有较高的拉伸强度、断裂伸长率及热稳定性。在Na+REC添加2%时,复合膜的拉伸强度、断裂伸长率及热稳定性最高,与纯SA膜相比,拉伸强度提高58.7%,断裂伸长率提高100%,10%失重率时对应的热分解温度提高了115℃,40%失重率时提高了185℃。     

聚酰亚胺/SiO_2杂化膜的微观结构与力学性能

以聚酰亚胺(HQDDA-0DA)为基体,正硅酸乙酯(TEOS)为增强剂,在共溶DMF中,通过溶胶-凝胶法,制备出厚度约为20μm,不同含量SiO2的PI/SiO2杂化膜,用Fr-IR、SEM及万能拉力实验机对膜材料的微观结构和力学性能表征.结果表明,杂化膜中Si-OH和PI存在化学键;10%SiO2含量的杂化膜SiO2颗粒呈卵形镶嵌在PI基体中,取向与膜平行,随着SiO2含量的增加,颗粒尺寸增大,30%SiO2含量的杂化膜中,无机相形成部分的连续结构,并出现团聚;10%SiO2含量的杂化膜强度和模量均为最大,随着SiO2含量的进一步增加的膜的强度与模量均下降.     

有机/无机杂化纳米粒子共混改性聚偏氟乙烯多孔膜及其表面两性离子化的研究

通过表面引发的可逆-加成断裂链转移(RAFT)聚合,制备了聚甲基丙烯酸甲酯-聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯嵌段共聚物(PMMA-b-PDMAEMA)接枝改性的有机/无机杂化二氧化硅纳米粒子(BCP-gSiO2NPs),并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)溶液共混,通过传统的非溶剂诱导相分离(NIPS)法制备PVDF/BCP-g-SiO2有机-无机杂化分离膜,进一步通过膜表面PDMAEMA链段与1,3-丙磺酸内酯之间的季胺化反应,实现了PVDF/BCP-g-SiO2有机-无机杂化膜的表面两性离子化。研究结果表明,BCP-g-SiO2NPs的引入以及膜表面的进一步两性离子化显著提高了PVDF膜的亲水性和抗污染性能,是PVDF超滤膜等相转化膜材料改性的有效方法。     

基于正交实验方法优化PP/PLA复合材料薄膜力学性能研究

随着现代社会对多功能材料需求的增大,针对杂化复合材料的研究也不断深入。为了得到可生物降解的环保型杂化复合材料,本文将传统合成聚合物聚丙烯(Polypropylene,PP)和生物可降解材料聚乳酸(Polylactic acid,PLA)进行熔融共混,并加入马来酸酐(Maleic anhydride,MAH)进行增容,制备出PP/PLA杂化复合材料薄膜。将PP/PLA杂化复合材料薄膜力学性能作为评定标准设计正交实验,影响因素包括混合时间、马来酸酐添加量以及螺杆转速,每个因素设置三个水平。通过方差与极差分析得出马来酸酐添加量为最显著因素,并单独对其进行单因素分析,以确定最佳添加量。最终得出PP/PLA杂化复合材料薄膜最优工艺为混合时间8 min,马来酸酐添加量0.8wt%,螺杆转速130 r/min,此条件下其拉伸强度与弹性模量分别可达到25.08 MPa和1 288.74 MPa,比未添加马来酸酐时分别提升了100%和140%。     

溅射沉积ZnO/FC多功能有机-无机杂化膜

详述了ZnO/FC杂化膜的制备方法和基本性质.该杂化膜采用射频磁控溅射法通过二次溅射在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上沉积而成.所得杂化膜的性质强烈地依赖于制备条件.用AFM、UV、XPS以及静态水接触角表征了杂化膜的形貌、结构和特性.杂化膜的表面起伏不平.静态水接触角大于90°,表现出较好的疏水性,随着放电功率的增大,杂化膜的接触角逐渐增大,压力增加,接触角逐渐减小.杂化膜具有较好的紫外线吸收性能,显示出对紫外光的多重吸收-散射作用.是一种既具有疏水性又具有抗紫外线辐射的多功能有机一无机杂化膜.     

QCS/SiO_2有机/无机杂化膜的制备及其溶胀动力学研究

以季铵化壳聚糖(QCS)为主体膜材料,二氧化硅(SiO2)为无机前躯体通过溶胶-凝胶法制备QCS/SiO2有机/无机杂化膜,通过傅利叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和热失重分析(TGA)对制备得到的膜的结构、形貌以及热稳定性进行表征。同时,对QCS/SiO2杂化膜的溶胀机理、SiO2含量对该杂化膜溶胀度、溶胀速率和溶胀动力学的影响等因素进行了考察。结果表明:无机物质SiO2的含量对膜的溶胀过程有显著影响,随着SiO2含量的增加,溶胀速率常数呈现先增大而后减小的趋势。而且,该系列杂化膜在pH=7的水溶液中吸水溶胀时,溶胀过程遵循Schott’s二级溶胀动力学模型。另外,无机物质的引入优化了杂化膜的吸水溶胀过程,当杂化膜中无机物质SiO2含量为15%时(质量分数),初始溶胀速率(KsW2∞)为769.23,吸水速度较快。     

PVDF/TiO2杂化超滤膜的制备与表征

钛酸丁酯(TBT)直接加入到铸膜液中,在相转化成膜的同时,膜液中的TBT发生水解反应,从而制备出有机-无机杂化膜.实验中制备出不同TiO2含量的PVDF/TiO2杂化膜,研究了添加剂含量对杂化膜的水通量、牛血清蛋白(BSA)截留率和接触角的影响,并通过SEM、EDS和DSC对膜结构进行表征.研究结果显示:杂化膜较未加入TBT的膜的性能有所改善,当TBT加入量为5.7%(质量分数)时,膜的水通量增加了1倍而截留率保持在90%以上;同时TBT对膜结构也有一定影响:杂化膜中海绵状孔减少,指状孔增多;TBT的水解产物部分存留在杂化膜中.     

MWCNT/poly(MMA-AM)杂化膜的原位聚合制备及其苯与环己烷的吸附-溶胀性能

多壁碳纳米管(MWCNT)经HNO3/H2SO4混酸氧化处理、二氨基-二苯甲烷化学修饰后,得到胺功能化多壁碳纳米管(MWCNT—NH2);通过原位聚合制备多壁碳纳米管/甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰胺共聚物杂化膜。采用拉曼光谱、红外光谱、扫描电镜表征了多壁碳纳米管化学修饰前、后的结构和形貌;采用扫描电镜和zeta电位仪分析了杂化膜的结构和表面荷电特性;实验考察了杂化膜在苯、环已烷中吸附-溶胀性能。研究结果显示,MWCNT—NH2/poly(MMA-AM)杂化膜的表面zeta电位随MWCNT—NH2填充量的增加而增大,MWCNT—NH2在杂化膜中分散性较好;在碳纳米管填充量相同的情况下,MWCNT—NH2/poly(MMA-AM)杂化膜的苯平衡吸附-溶胀度与苯/环己烷吸附-溶胀选择性大于MWCNT/poly(MMA-AM)杂化膜。MWCNT—NH2/poly(MMA-AM)杂化膜的苯平衡吸附-溶胀度与苯/环己烷平衡吸附-溶胀选择性随MWCNT—NH2填充量的增加而增大;而MWCNT/poly(MMA-AM)杂化膜的苯平衡吸附-溶胀度随MWCNT填充量的增加略有增大,苯/环己烷平衡吸附-溶胀选择性随MWCNT填充量的增加呈下降趋势。研究结果表明,MWCNT—NH2/poly(MMA-AM)杂化膜对苯/环己烷具有苯优先选择吸附-溶胀的特性,且苯优先选择吸附-溶胀的特性随杂化膜中MWCNT—NH2填充量的增加而更加显著。     

铝合金表面杂化膜层的制备和耐蚀性研究

以γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(GPS)和双酚A(BPA)为主要原料,采用溶胶-凝胶工艺在铝合金表面制备了纳米GPS/BPA杂化膜层,通过动电位极化(PDS)法确定了制备较好防护性杂化膜层的GPS、BPA摩尔比,用反射吸收红外光谱(RA-IR)对AA2024-T3铝合金表面杂化溶胶交联前后的变化进行了表征,并用扫描电子显微镜(SEM)分析了交联后膜层中无机相的分布.采用盐雾试验和电化学阻抗谱(EIS)测试了这种杂化膜层的防腐蚀性能.结果表明,无机相呈颗粒状均匀分布在膜层中,颗粒平均大小45～80 nm,GPs和BPA摩尔比为1∶1时杂化膜层的防腐蚀保护性能最优.固化后的杂化膜层中仍有环氧基团剩余,膜层和基体界面处形成了铝硅氧烷(Al-O-Si)共价键网络.盐雾试验后未有明显腐蚀现象,但在0.5%NaCl溶液中浸蚀24 h后的EIS分析表明膜层和基体界面处发生了腐蚀.     

SiO2/胶原水解物-聚乙烯醇杂化复合膜的制备与性能

以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用溶胶-凝胶法原位制备了SiO2/胶原水解物-聚乙烯醇杂化复合膜(SiO2/CH-PVA杂化膜).通过溶胀、热重(TG)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和拉伸实验,考察了SiO2对杂化膜性能的影响.结果表明,SiO2的引入减小了膜的平衡溶胀度,减缓了膜的溶胀速率,有效地抑制...     

纳米SiO_2有机杂化膜制备研究

采用共混法和溶胶-凝胶法制备了纳米SiO_2有机杂化膜,考察了制备方法和SiO_2的性质对杂化膜结构和性能的影响.结果表明:采用溶胶-凝胶技术制备的杂化膜同共混法得到的杂化膜及未杂化膜相比,机械性能明显提高,膜微观结构改善,并表现出良好的气体分离性能.此外,杂化膜中无机相的负载量也是一个影响杂化膜结构和性能的重要因素,当正硅酸乙酯的添加量为30%(wt)时,杂化膜的综合性能较为理想.     

氧化石墨烯/聚氨酯杂化膜的原位聚合构建及气体渗透性

采用Hummers法制备了3种不同氧化程度的氧化石墨烯(GO),通过聚氨酯(PU)单体(4,4’-二异氰酸苯酯(MDI)和1,4-丁二醇(BDO))与GO的原位聚合构建了GO/PU杂化膜。利用XRD、Raman、FTIR和TEM等表征了GO的结构;探讨了GO填充量对GO/PU杂化膜的形貌和CO2、N2渗透性的影响。结果表明:3种不同氧化程度的GO均呈完全剥离状态,为半透明片状结构;随着氧化程度的增加,拉曼D峰与G峰的相对强度比分别为0.947、1.103和1.245;GO的氧化程度对GO在溶剂和杂化膜中的分散性有较大影响,氧化程度越高,分散性越好。GO/PU杂化膜的CO2、N2渗透系数及CO2/N2渗透选择因子均随GO填充量的增加先增大后减小;当中等氧化程度的GO(M-GO)与(MDI+BDO)的质量比为1.0%时,M-GO/PU杂化膜的CO2渗透系数为63.6×10-13 cm3(STP)/(cm·Pa·s),其中STP表示标准温度及压力,CO2/N2渗透选择因子可达48.5;填充适量的GO能显著提高GO/PU杂化膜的CO2渗透性及CO2/N2渗透选择性。     

海藻酸钠/聚乙烯醇纳米纤维的制备与表征

以水为溶剂通过静电纺丝手段制备了海藻酸钠/聚乙烯醇(SA/PVA)纳米纤维膜,研究了溶液混合比例、纺丝参数、氯化钠(NaCl)和曲拉通X-100对其静电纺丝的影响,并对SA/PVA纳米纤维膜进行了XRD、FT-IR表征和力学性能测试。结果表明,溶液混配合比和纺丝参数对静电纺丝性能有着重要影响;添加0.5%(wt,质量分数,下同)的NaCl和1.5%的曲拉通X-100后能显著改善SA/PVA的静电纺丝性能。XRD和FT-IR分析表明,PVA能够破坏SA分子间作用力并形成了新的氢键。SA溶液∶PVA溶液的配合比为3∶7时,SA/PVA纳米纤维膜拉伸强度最优,达11.36MPa。     

D-氨基酸改性HNTs/PAN杂化膜的制备及其超滤性能研究

为了提高聚丙烯腈(PAN)超滤膜的亲水性、水通量以及抗污染能力,以埃洛石纳米管(HNTs)为原料,通过聚多巴胺粘附D-氨基酸,制备埃洛石-聚多巴胺-D-氨基酸(HDD)复合材料.然后以聚丙烯腈(PAN)为基体、HDD为添加剂,制备了HDD/PAN杂化膜.借助XRD、TEM/SEM、FTIR、AFM、接触角等分析HDD/PAN杂化膜的微观形貌、化学结构、亲水性能和抗污染性能.结果表明,改性使得D-氨基酸成功附着在HNTs表面,提高了HDD与PAN的相容性,不但使膜具有较粗糙的皮层和更大的指状孔,还进一步提高了膜的超滤性能;其中,HDD添加量为质量分数5%时,杂化膜的水接触角最小,纯水通量、BSA溶液渗透通量以及BSA截留率分别高达1 334.21、61.29 L/(m~2·h)和97.71%.     

壳聚糖/纳米TiO2杂化材料的制备及抗菌性能表征

制备了壳聚糖/纳米TiO2杂化膜,表征了其抗菌性能,分析了影响TiO2纳米粒子在壳聚糖溶液中分散性的影响因素。FT-IR、AFM分析了杂化膜的结构与形态。表明促进TiO2颗粒良好分散有四个主要因素:(1)表面电荷的重新分布;(2)空间保护作用;(3)化学键的相互作用;(4)超声分散。抗菌实验表明壳聚糖/纳米TiO2杂化膜具有很强的抗菌性能,细菌的形态学变化具有两个显著的特点:(1)细胞内物质渗漏,在细胞周围形成了环状结构;(2)细胞表面囊泡的形成。     

海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的制备与性能

通过化学发泡-冷冻干燥-粒子滤出复合法制备聚乳酸(PLLA)大孔支架, 然后在大孔内以海藻酸钠(SA)、碳酸钙、葡萄糖酸内酯(GDL)为原料, 通过原位相转变制备海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料(CA/PLLA); 分别利用SEM、压缩强度测试和细胞培养对CA/PLLA支架的形貌、力学性能及生物相容性进行了研究。结果表明: PLLA具有直径小于2 mm、孔道相互连通的孔洞, 且在大孔中能够形成均匀的CA。CA/PLLA复合材料的压缩强度(2.74 MPa)远大于单一的海藻酸钙水凝胶的压缩强度(0.10 MPa)。在CA/PLLA复合支架中, 软骨细胞呈簇状圆形生长状态, 与其在天然软骨陷窝里生长状态一致。这种软硬结合、天然与合成高分子杂化的CA/PLLA复合材料的力学强度和生物相容性同时得到提高, 可进一步作为骨和软骨修复材料研究。     

PI/ZIF-8杂化膜的制备及CO_2/N_2分离性能研究

以BTDA-ODA型聚酰亚胺为基质膜材料,2-甲基咪唑锌(ZIF-8)为掺杂剂,制备了聚酰亚胺基杂化膜(PI/ZIF-8)。运用FT-IR、XRD、SEM和EDS等表征方法,对ZIF-8含量不同的杂化膜的化学结构和微观结构进行了分析,并对杂化膜进行了CO_2和N_2单一气体渗透测试。结果表明,ZIF-8与PI两相完全相容且杂化膜对CO_2表现出很高的渗透选择性。当ZIF-8质量分数为7%(PI/7Z)时,CO_2的渗透系数为2.79×10~(-9) mol·m~(-2)s~(-1)Pa~(-1),相应的CO_2/N_2理想选择性系数达到最大值13.6,远大于努森扩散的分离系数0.79。     

氧化石墨烯/羧甲基纤维素钠/海藻酸钠复合材料的制备与性能研究

采用改进的Hummer法和超声波剥离法制备了纳米氧化石墨烯悬液,再将其与羧甲基纤维素钠、海藻酸钠复合制备了氧化石墨烯/羧甲基纤维素钠/海藻酸钠(GO/CMC/SA)复合材料,并通过吸水性实验和拉伸实验方法对其结构和性能进行了研究。结果表明,添加GO和CMC可显著提高GO/CMC/SA复合材料的力学性能和吸水性,当GO含量为7%,CMC含量为15%时,复合材料的干态拉伸强度最大达到124.5MPa,复合材料湿态拉伸强度最大达到31.0MPa;吸水率达到196%,在生物医学领域具有较大的应用潜力。