具有可调溶胀性能的纤维素基温敏水凝胶

基于纤维素的水凝胶用途广泛,但其溶胀调控规律少见报道。文中以羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羟乙基纤维素(HEC)为原料,以环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,制备了系列纤维素基温敏水凝胶,研究了在温度作用下HPMC及ECH含量、p H、无机盐对水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,制备的纤维素基水凝胶具有随温度变化可调的溶胀性能;HPMC含量越高,水凝胶收缩能力越强;ECH含量越高,水凝胶收缩能力越弱;达到溶胀平衡的水凝胶具有良好的力学性能以及p H和无机盐稳定性。     

纳米纤维素-聚吡咯/天然橡胶柔性导电弹性体的制备与性能

以纤维素纳米纤丝（Cellulose nanofibrils,CNFs）为生物模板,将聚吡咯（Polypyrrole,PPy）原位聚合在CNFs表面,再将CNF-PPy复合物均匀分散到天然橡胶（Natural rubber,NR）弹性基体中,制备了具有高柔韧性的纳米纤维素-聚吡咯/天然橡胶（CNF-PPy/NR）导电弹性体。结果表明：CNFs可协助PPy在NR基体中形成三维导电网络结构,并提高弹性体的力学性能和导电性能,有效降低其逾渗阈值。当添加质量比为5%（以橡胶质量为基准,下同）的CNF和20%的PPy时,CNF-PPy/NR的拉伸强度可达（8.97±0.92）MPa,分别约为PPy/NR及纯NR的1.56倍和9.54倍,电导率可达（0.134±0.063）S/m;在0.3 A/g的电流密度下,比电容可达96 F/g,并在1.0 A/g电流密度下循环充放电1 200次后,比电容仍可保持其初始值的72%。此导电弹性体具有良好的力学强度和电学性能,有望应用于柔性有机电子器件领域。     

聚丙烯酰胺/改性纳米纤维素晶体纳米复合水凝胶的光聚合制备与表征

先用马来酸酐对纳米纤维素晶体(NCC)进行表面改性得表面含碳-碳双键的改性NCC(mNCC),然后将丙烯酰胺(AM)和mNCC一起光聚合得PAM/mNCC纳米复合水凝胶;通过红外光谱、扫描电镜、热重分析、差热分析、溶胀实验和拉伸实验研究了水凝胶的结构和性能。结果表明,PAM/mNCC纳米复合水凝胶是一种物理/化学共交联水凝胶;与用质量分数0.25%N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联的PAM水凝胶相比,PAM/mNCC纳米复合水凝胶中的微孔尺寸分布更宽,PAM分子链的起始分解温度和玻璃化转变温度升高;当mNCC的用量占AM质量的5%~10%时,PAM/mNCC纳米复合水凝胶的饱和溶胀率、拉伸强度、断裂伸长率分别为PAM水凝胶的2.1~2.7倍、0.45~1.1倍、3.8~7.1倍。     

聚吡咯导电涂层的制备及其性能研究

以十二烷基苯磺酸(BADS)为掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,化学法合成聚吡咯(PPy);并与羟基丙烯酸树脂配制成PPy导电涂层。用四探针测试仪测定不同反应条件下的PPy电导率,分析不同因素对PPy导电性的影响;运用扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、电阻测试仪、紫外老化机、热分析仪、电化学工作站等对涂层进行表征。结果表明:PPy颗粒平均粒径约为1μm,且在涂层中分布均匀;20%PPy导电涂层的导电性最好,达到2.5×10~(-4) S/cm;涂层经紫外加速老化720 h,导电性和附着力有所下降;涂层热稳定性较好,最终失重温度为500℃左右;PPy导电涂层的防腐蚀性优于纯树脂,5%PPy导电涂层的防腐蚀性最佳。     

纤维素纳米纤维接枝聚丙烯酸pH响应水凝胶的制备及性能

以硝酸铈铵为引发剂,将具有pH响应的聚丙烯酸(PAA)接枝到电纺纤维素(Cell)纳米纤维膜上,制备了pH响应纤维素接枝聚丙烯酸(Cell-g-PAA)纳米纤维水凝胶。研究了接枝单体丙烯酸(N)与纤维素(c)质量比对Cell-g-PAA形貌、接枝率和溶胀性的影响。结果表明:m(N)∶m(c)值从5增加到10,接枝率从11%急剧增加到28%,然后趋于平稳;而m(N)∶m(c)值从5增加到15,溶胀率从(15.2±1.6)g/g增加到(46.1±4.9)g/g,然后下降。同时,研究了pH值和离子强度对水凝胶溶胀率的影响,pH值从2.2增加到7.8时,水凝胶的溶胀率从(31.3±2.5)g/g增加到(42.7±3.2)g/g,pH值进一步增大,溶胀率降低;溶液中离子强度从0mol/L增加到0.15mol/L,水凝胶溶胀率从(36.2±2.6)g/g降低到(21.4±1.4)g/g。本研究为制备快速响应pH水凝胶提供了一种新方法。     

多孔聚合物水凝胶的合成及正渗透性能

为了提高聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸钠(PNIPAM-PSA)水凝胶汲取剂的正渗透性能,加入致孔剂聚乙二醇(PEG),通过交联聚合法制备了多孔聚N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸钠(PNIPAM-PSA)水凝胶汲取剂。采用红外光谱、扫描电镜等测试方法对其进行了表征,并研究了水凝胶汲取剂的溶胀率、脱水率、水通量和再生性能。结果表明,加入致孔剂PEG(400)后,水凝胶的表面呈多孔结构;当PEG(400)与单体摩尔比为1∶2时,所制备的多孔水凝胶性能最好,与PNIPAM-PSA水凝胶相比,其溶胀率、脱水率和正渗透水通量分别提高了162.26%,15.08%和144.44%;再生的水凝胶,正渗透性能稳定。     

快速响应的聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的合成及性能

以羧甲基纤维素的水溶液为反应介质制备了快速响应的温度敏感性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶。利用DSC对其相转变温度进行了表征,并测定了不同温度下达到平衡时水凝胶的溶胀比,研究了水凝胶的去溶胀动力学。结果表明,在聚合/交联过程中羧甲基纤维素的存在对PN IPA水凝胶的相转变温度几乎没有影响;与传统水凝胶相比,该水凝胶的溶胀性能有所提高,并且具有较快的响应速率。     

玉米秸秆纤维素/丙烯酸水凝胶的制备及其吸附性能研究

以玉米秸秆为原料制备纳米纤维素/丙烯酸水凝胶并用于染料废水吸附。首先，采用表面接枝共聚法制备水凝胶，利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TG)对其进行了表征，并进行水凝胶溶胀性能测试。结果表明：水凝胶具有立体蜂窝网状结构，丙烯酸的接枝共聚作用使样品结晶度降低、热稳定性增强。升高温度、碱性介质中水凝胶表现出更好的溶胀能力，但是介质中阳离子价态高溶胀能力下降。最后，对水凝胶吸附亚甲基蓝机理进行了探讨，吸附过程符合Langmuir等温吸附模型，以发生在水凝胶活性基团的单层吸附为主；吸附动力学符合准二级动力学模型，是一种化学吸附。     

PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜的研究

以聚乙烯醇(PVA)、磷钨酸(PWA)和氧化铝(Al2O3)溶胶为原料,制备得到PVA-PWA-Al2O3无机-有机复合质子交换膜,测定了膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数等性质.测试结果表明,该复合膜具有较高的导电率和较好的阻醇效果,室温下测得电导率最高达到1.162 S/cm,甲醇透过系数在10-7cm2/s左右.复合膜中PWA含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度和甲醇透过系数都有所上升;膜中Al2O3含量增加,膜的电导率、含水率、溶胀度提高,但甲醇渗透系数稍有下降.     

气液相聚合制备蒙脱土/聚吡咯的结构特征及其导电性能

以FeCl₃为氧化剂,与钠基蒙脱土(MMT)以不同比例进行离子交换后所得悬浮液与吡咯(Py)单体进行气液相聚合,制备出蒙脱土/聚吡咯(MMT/PPy)复合材料。XRD、FTIR和SEM分析表明,Py单体在MMT的片层间发生了聚合反应,MMT的层间距随PPy含量增加不断变大。MMT/PPy复合材料呈现出 MMT和PPy的红外特征吸收峰,但某些吸收峰出现蓝移。SEM 观察显示MMT/PPy呈片状形态特征。当其中的MMT去除后,PPy仍为片状结构,与纯 PPy的球粒形貌不同。电导率测试表明,MMT/PPy复合材料的电导率随PPy含量增加而提高,至40.9 wt% PPy含量时,MMT/PPy的电导率已达到PPy 的电导率水平(10-1S/cm),含54.3 wt% PPy的MMT/PPy电导率甚至略高于PPy。     

聚吡咯及其复合材料导电稳定性的研究

对聚吡咯/二氧化硅(PPy/SiO2)、聚吡咯/蒙脱土(PPy/MMT)复合材料的电导率及其导电稳定性进行了研究.通过对材料进行定期和不同条件下的测试发现对PPy/SiO2复合材料而言,导电稳定性随时间延长而下降.对PPy与不同百分含量偶联剂处理过的SiO2的复合材料(PPy/APS-SiO2)而言,聚吡咯导电稳定性提高很多.PPy/MMT复合材料在室温具有较好的导电稳定性,而且合成温度越低,所得产物的稳定性越好.在0℃下合成的PPy/MMT复合物在空气中放置50天,电导率仅降低10%.     

分步合成羧甲基纤维素/聚丙烯酸甲酯pH敏感互穿网络水凝胶及其表征

以羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸甲酯(PMA)为互穿物,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用互穿网络(IPN)聚合分步合成法在乙醇的水溶液中合成出具有互穿网络结构的水凝胶。通过红外光谱、扫描电镜、X射线衍射和热重分析等表征了聚合物的互穿网络结构。pH溶胀实验结果表明,该水凝胶具有比较明显的pH敏感性,当pH在8.0左右,复合水凝胶的溶胀率达到了最大值,且随着CMC/PMA复合水凝胶中2种组分比例的不同,溶胀率有明显的差异。     

导电水凝胶中交联剂含量对综合性能的影响

以丙烯酰胺（AM）为基体原料,N, N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBAA）为交联剂,氯化钠（NaCl）为导电填料,采用自由基聚合的方法制备了聚丙烯酰胺（PAM）导电水凝胶,详细探究了交联剂含量对导电水凝胶力学行为和电学行为的影响。分别采用拉伸试验机和电化学工作站等手段对PAM导电水凝胶的力学性能及其导电行为进行了研究。结果表明：随着MBAA含量的增加,导致凝胶断裂伸长率及电导率下降,但回复性能提高。当将其组装成柔性传感器时,制备的导电水凝胶表现出了良好的传感性能（GF=1.76,ε=100%）,并能够有效监测人体手指和膝盖的运动,表明导电水凝胶在人体健康监测领域具有良好的应用前景。     

壳聚糖透明质酸复合水凝胶的制备及性能

用零长度的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)作为偶联剂和稳定剂制备了壳聚糖基透明质酸复合水凝胶,探讨了溶液pH值对该类水凝胶溶胀性的影响。溶液的pH在4.0时,该类水凝胶的溶胀率最低,升高和降低溶液的pH,该类水凝胶的溶胀率均升高,文中还对水凝胶的降解率进行了研究,实验发现,交联后的水凝胶具有一定的稳定性。包埋在此水凝胶中的牛血清蛋白(BSA)释放随载药介质pH值的变化而显著不同,pH 7.4条件下载药的水凝胶释药率大于pH 1.2条件下的释药率。因此,具有pH敏感性的壳聚糖透明质酸复合水凝胶在药物运输领域具有潜在的应用。     

杂多酸掺杂聚酰亚胺/二氧化硅复合质子交换膜的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了杂多酸掺杂聚酰亚胺／二氧化硅（PI／SiO2）复合质子交换膜,研究了其质子导电性能、保水能力和抗化学氧化性能。结果表明,该千态复合膜的室温质子电导率为10^-7S／cm,中温环境（100～200℃）下的电导率可达10^-5S／cm以上,随着温度和杂多酸含量的升高,其质子电导率相应升高;对膜保水性能的研究表明,SiO2和杂多酸的加入能有效提高中温条件下复合膜的保水率,少量水的参与有可能进一步提高膜的质子电导率;对膜抗氧化性的研究表明,复合膜的抗氧化能力随二氧化硅含量的增加而增加,而随杂多酸含量的增加而降低,与纯聚合物相比,该复合膜的抗氧化能力略有下降。     

PNaAMPS/PAAm水凝胶在NaCl水溶液中的力学与摩擦性能

通过改变离子强度的大小,研究了聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/聚丙烯酰胺(PNaAMPS/PAAm)这种双网络水凝胶的溶胀性能、力学性能和摩擦性能。由于离子会对水凝胶中高分子链的状态产生影响,研究发现随着离子强度的增大,溶胀率首先呈迅速下降的趋势,在0.2mol/kg之后溶胀率下降变缓。拉伸强度对离子强度变化不明显。撕裂时的断裂能随着离子强度的增大,首先呈下降的趋势,0.2mol/kg之后断裂能变化不大。压缩模量随着离子强度的提高而增大,在0.8mol/kg时达到最大值。摩擦行为中,在低离子强度时,其摩擦性能表现出一种"静摩擦"现象,而在高离子强度(临界值为0.8～1.0mol/kg)时,摩擦力显著增大,并且摩擦应力曲线呈现出典型的吸附模型性质。     

聚乙烯醇水凝胶的制备及性能

利用冷冻-解冻法制备聚乙烯醇(PVA)水凝胶,研究了不同因素对PVA水凝胶力学性能和溶胀特性的影响。结果表明,PVA水凝胶是一种典型的粘弹性材料,在一定应变区内,材料的拉伸模量随应变的增加而增大;拉伸强度和平均拉伸模量随PVA水溶液的浓度和冷冻-解冻循环次数的增加而增强,凝胶的最大拉伸强度和拉伸模量分别为2.27 MPa和0.95 MPa。溶胀特性研究显示,PVA水凝胶在生理盐水中的平衡溶胀比小于其在蒸馏水中的平衡溶胀比;凝胶的平衡溶胀比随浓度和冷冻-解冻次数的增加而下降,其下降趋势满足幂函数的变化规律;水凝胶的溶胀过程符合溶胀动力学方程。     

聚苯乙烯-马来酸钠/纤维素复合纤维水凝胶的制备及其药物释放研究

研究了用静电纺丝制备聚苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)/醋酸纤维素(CA)复合超细纤维。通过一缩二乙二醇(DEG)交联,并在0.05mol/L NaOH/乙醇溶液中水解制得SMA-Na-DEG/纤维素超细纤维水凝胶。对其结构和拉伸性能进行了分析和测试,结果表明:该水凝胶pH响应良好,pH=9.1时,溶胀比达到最大值27.6g/g;加入纤维素后,水凝胶的力学性能明显提高。此外,还以水杨酸为药物,评估了SMA-Na-DEG/纤维素水凝胶的药物释放行为,并探讨了其释放机理。     

甲基丙烯酸-2-羟基乙酯-co-N-乙烯-2-吡咯烷酮水凝胶结构及溶胀行为研究

为探讨甲基丙烯酸-2-羟基乙酯（HEMA）-co-N-乙烯-2-吡咯烷酮（NVP）共聚物水凝胶薄膜的溶胀性能,以2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮（1173）为光引发剂,二乙二醇甲基丙烯酸酯（DEGDMA）为交联剂,用紫外灯在室温下合成不同配比的HEMA-co-NVP共聚物薄膜。FTIR证实了共聚反应,热重（TG）测试显示薄膜结构中易分解的组分含量随着单体NVP含量的增加而增加。共聚物溶胀实验结果表明：随着交联剂含量的增加,水凝胶平衡溶胀率（EWC）下降;随着单体NVP含量的增加,材料的EWC上升,共聚水凝胶的溶胀过程趋于Case-Ⅲ型;随着温度的升高,材料的EWC降低,溶胀过程趋向Fick溶胀。     

温度及pH敏感P (DMAEMA-g-PEG)水凝胶的合成与性能研究

通过氧化还原自由基溶液聚合制备了聚甲基丙烯酸-N,N'-二甲氨基乙醋接枝聚乙二醉共聚水凝胶P (DMAEMA-g-PEG).实验结果表明,该水凝胶具有温度、pH敏感性及溶胀一退胀可逆性,其相转变温度在45℃左右.少童PEG大分子单体的加入,使水凝胶具有较高的溶胀率,但随着PEG大分子单体用量的增大,溶胀率反而下降;水凝...