高强度物理-化学混杂双网络水凝胶的制备及性质

以聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）和丙烯酰胺（acrylamide, AM）为原料, 采用“一锅煮”及紫外辐照结合冷冻 解冻两步聚合法制备聚乙烯醇/聚丙烯酰胺(PVA/PAM)混杂双网络水凝胶, 并对水凝胶的力学性能、 溶胀性能、 失水性能以及自愈合性进行测试和分析. 结果表明, PVA/PAM混杂双网络水凝胶具有较高的力学强度, 其拉伸强度为428 kPa, 失水速率和单网络水凝胶相比较慢, 具有一定的自愈合性.     

高强度PAM/PVA互穿网络水凝胶的合成

以聚丙烯酰胺(PAM)为基体,聚乙烯醇(PVA)为增强体,采用两步水溶液聚合法合成具有较高机械强度的PAM/PVA互穿网络水凝胶.研究PVA、交联剂用量对PAM/PVA互穿网络水凝胶拉伸强度及伸长率的影响,探讨水凝胶的应力松弛及析出PVA对水凝胶的增韧机理.实验表明,制备的互穿网络水凝胶具有较高的机械强度和韧性,最高拉伸强度为2.4 MPa,伸长率为3 000%.最后,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及X-射线衍射(XRD),对PAM/PVA互穿网络水凝胶的结构与形貌进行表征.     

人工血管用海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能

水凝胶应用于生物材料领域已有多年,但是作为人工血管材料的研究较少.一方面,水凝胶的力学性能有待提高,以符合人工血管性能要求;另一方面,水凝胶在湿态环境下会发生体积溶胀而导致管腔减小,容易诱发血栓.以海藻酸钠和丙烯酰胺为原材料,制备了力学性能满足要求且低溶胀率的水凝胶.结果表明:该水凝胶的拉伸断裂强度可达到306.87kPa,拉伸断裂伸长率达到306.23%,压缩正切模量为122.07kPa.当海藻酸钠质量分数为2.3%,丙烯酰胺质量分数为16.8%,CaCl_2质量分数为0.42%时,水凝胶溶胀率可低至128.16%,在12h可达到溶胀平衡.     

多重交联水凝胶的制备与性能研究

以过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发体系,丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为亲水单体,甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)为疏水单体,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为化学交联剂,聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)和聚乙烯醇(PVA)为聚合物基质,通过自由基聚合制备了微晶-共价-离子-疏水缔合-氢键多重交联水凝胶。通过改变PDMC、AM和MBAA的量,制备出了结构不同的多重交联水凝胶。采用电子万能试验机对多重交联水凝胶的拉伸性能进行了测试,结果表明:1. 73 g PDMC、5 g AM、15 mg MBAA体系制备的多重交联水凝胶的力学性能最好,拉伸强度为0. 71 MPa,断裂伸长率为419. 0%。通过吸水性能的测试,表明所制备的多重交联水凝胶吸水性均较好,其中8. 75 g AM、15 mg MBAA体系制备的水凝胶的吸水率最高,为1612. 0%。     

聚苯胺导电水凝胶基柔性应变传感器的制备

以蒙脱土改性聚丙烯酰胺水凝胶为基底,通过苯胺预渗透方法制备聚苯胺浓度梯度分布的聚苯胺/改性蒙脱土/聚丙烯酰胺（PANI/DCM/PAM）导电水凝胶（PDPG）,重点考察力学性能和应变传感性能。结果表明：壳聚糖改性蒙脱土的分散液稳定性明显提高;苯胺预渗透5 s、脱水5 h所得PDPG水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率分别达到194 kPa和685%;改变苯胺预渗透时间可以调控PDPG水凝胶的导电性能和传感性能;当应变为0~400%时,PDPG水凝胶的灵敏度（GF）最高值为7.02。基于PDPG导电水凝胶的柔性应变传感器能够实现对人体全尺度运动的监测,并具有很好的循环稳定性。     

新型高强度荧光水凝胶探针制备及铁离子检测

为制备具有优异力学性能的荧光水凝胶,以丙烯酰胺(AM)、聚乙二醇(PEG)和双丙烯酰氧基荧光素(BAcF)为原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵-四甲基乙二胺(APS-TEMED)为氧化还原引发体系,通过自由基聚合制备P(BAcF-AM)/PEG水凝胶.对单体和凝胶的结构进行红外、核磁表征,考察AM浓度、PEG添加量对水凝胶力学性质的影响.结果 表明,PEG的加入明显提高了水凝胶的力学性能,当PEG的添加量为AM质量的8％时,水凝胶的拉伸强度达到0.45 MPa,应变达到1190％.同时,该水凝胶在365 nm紫外灯下显现明亮的绿色荧光,并且对水中的一定浓度范围内的Fe3+具有显著的荧光猝灭响应,可以作为潜在的便携式荧光探针材料,检测水中金属离子的浓度.     

高强度水凝胶的制备及其热致驱动性能

目的:受含羞草叶片运动循环机制的启发,本研究成功制备了一种高强度双层热响应型水凝胶,可在水、油甚至露天环境中发生驱动行为。方法:该水凝胶以聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/纤维素纳米纤维(PPAM-AA/CNF)为底层,以聚(N-异丙基丙烯酰胺)/纤维素纳米纤维(PNIPAM/CNF)为顶层,构建的双层双网络结构有助于提高水凝胶驱动器的力学性能和驱动灵敏度。结果:PAM-AA/CNF+PNIPAM/CNF水凝胶拉伸强度和断裂伸长率分别为(427.00±0.02)kPa和(403.05±9.30)%。在进一步使用Fe³⁺交联后,PAM-AA/CNF/Fe³⁺+PNIPAM/CNF拉伸强度为1.9 MPa,与生物组织性能相当,且能够以每秒8.21度的高弯曲速度快速提起相当于自身质量80倍的重物。结论:所制备的双层水凝胶具有优良的力学性能和驱动能力,为智能型双层水凝胶在生物医学领域中的应用提供了新的思路。     

微生物固定化法降解含油废水研究

在相同的环境条件下,研究以聚乙烯醇(PVA)与海藻酸钠(SA)以及聚丙烯酰胺(PAM)与海藻酸钠为材料制成的固定化微生物小球对水中石油的降解效果.结果表明;在七天的培养实验中,以PVA为主要材料制成的固定化微生物小球对石油的降解率为80.09%;以PAM为主要材料对石油的降解率为74.40%.以聚乙烯醇与海藻酸钠制成的微生物小球对石油的降解效果要优于聚丙烯酰胺与海藻酸钠.     

纳米SiO2/TPM/丙烯酰胺复合高强凝胶的制备及性能研究

以纳米SiO2、γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(TPM)、丙烯酰胺三组分为原料制备了一种复合高强凝胶,断裂伸长率在373％～757％之内,拉伸强度介于70～148 kPa之间.通过调节纳米SiO2和TPM的用量及两者比例,可制备不同力学性能的凝胶.并初步讨论了各组分对增强凝胶力学性能的影响.     

PEG/AA/AM水凝胶的制备及性能研究

以聚乙二醇(PEG)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为原料,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用辉光放电等离子体引发聚合技术在水溶液中一步制得了聚乙二醇/丙烯酸/丙烯酰胺(PEG/AA/AM)水凝胶.考察了放电电压、放电时间、交联剂用量、聚乙二醇含量对凝胶吸水倍率的影响,并用红外光谱(FT-IR)表征了凝胶的结构,用紫外可见分光光度计(UV)研究了水凝胶对结晶紫的脱色行为.结果表明,在最佳的合成条件下,所得水凝胶的最大吸水倍率达到240 g.g-1,PEG/AA/AM水凝胶具有pH敏感性,180 min时对浓度为200 mg.L-1的结晶紫的脱色率可达到94%.     

不同单体质量分数范围PAM反相微胶乳的相对分子质量

研究了在不同单体质量分数(ω(单体))范围(25％～50％和10％～26％)丙烯酰胺(AM)、丙烯酰胺/丙烯酸钠(AM/SA)和丙烯酰胺/(2-甲基丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵(AM/DMMC)反相微胶乳的相对分子质量。较高ω(单体)范围内,(AM)∝ω(AM)~(0.92),(AM/SA)∝ω(AM/SA)~(0.68),(AM/DMMC)∝ω(AM/DMMC)~(2.05);较低ω(单体)范围内,(AM)∝ω(AM)~(0.57),(AM/SA)∝ω(AM/SA)~(0.58)和(AM/DMMC)∝ω(AM/DMMC)~(1.26)。不同ω(单体)范围内M_v对ω(单体)的反应级数不同的原因可能是在不同ω(单体)范围内单体水溶液的粘度对反相微胶乳M_v的影响程度不同。     

高韧性ALG-Ca/PAM双网络水凝胶的制备与表征

分别以海藻酸钙和聚丙烯酰胺为刚性和柔性凝胶网络制备具有良好力学性能的双网络水凝胶.在刚性海藻酸钙(ALG-Ca)网络形成过程中,络合在EDTA中的Ca2+缓慢释放后与海藻酸中古罗糖醛酸(G单元)络合形成离子交联而得到均匀的海藻酸钙凝胶,丙烯酰胺(AM)在少量化学交联剂作用下共价交联形成柔性凝胶网络(PAM).考察了两个网络的相对含量和交联程度对水凝胶的力学性能的影响.结果表明,采用缓慢释放钙离子的方式,当ALG/AM质量比为0.2,BIS/AM质量比为0.002,Ca2+/COO-摩尔比为0.6,凝胶的力学性能最佳.     

HEMA/AM/clay纳米复合水凝胶的制备及性能

以无机黏土为物理交联剂,通过原位自由基聚合制备甲基丙烯酸羟基乙酯/丙烯酰胺/黏土(HEMA/AM/clay)纳米复合水凝胶.通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析,证明制备的纳米复合水凝胶具有预期的化学组成;通过差示扫描量热仪(DSC)分析了水凝胶中水的存在状态.研究结果表明,凝胶的溶胀度随AM投料量的增加而增大,且随着AM投料量的增加,凝胶的力学性能随之提高,在溶胀度为350％时,水凝胶的断裂伸长率和抗拉强度分别达到400％和0.5 MPa.     

P(AA-co-DMAA)/SA互穿水凝胶的制备及对盐酸小檗碱的释放

先采用泡沫分散聚合法,以丙烯酸(AA)和N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)为单体制备超孔P(AA-co-DMAA)凝胶,再以戊二醛为交联剂,将海藻酸钠(SA)作为第二网络互穿到P(AA-co-DMAA)网络中,制得P(AA-co-DMAA)/SA互穿网络水凝胶,研究其对盐酸小檗碱的释放行为.结果表明,载药凝胶在pH=6.8溶液中对盐酸小檗碱具有缓释效果,升高温度使凝胶对盐酸小檗碱的累计释放率增大,增大戊二醛和SA的用量使累计释放率降低.     

PP纤维接枝聚丙烯酰胺/海藻酸钙蛋白质印迹水凝胶的制备

以PP纤维为载体,牛血清白蛋白(BSA)为模板,丙烯酰胺为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在海藻酸钠的存在下,采用紫外辐射引发,制备了PP纤维接枝BSA印迹聚丙烯酰胺/海藻酸钙水凝胶(PP-g-PAM/CA MIP)。研究了单体浓度、交联剂浓度和海藻酸钠浓度对BSA吸附量和印迹效率的影响,结果表明,单体质量分数为10%,交联剂质量分数为3%,海藻酸钠质量分数为0.5%时,PP接枝的印迹水凝胶对BSA有最大吸附量。     

星形阴离子型聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能

以季戊四醇为核,并与硝酸铈铵组成氧化还原引发体系,过硫酸钾为助引发剂,引发丙烯酰胺(AM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)自由基共聚合,合成星形阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂Star-P(AM/AMPS).采用FTIR和1H NMR对产物结构进行表征,并计算平均臂数.同时考察反应时间、单体浓度、引发剂用量、反应温度对聚合反应的影响.溶液性能评价结果表明,Star-P(AM/AMPS)的耐温性能及絮凝性能均优于线形PAM.     

PEG致孔快速响应pH/温度双重敏感性PNIPAM/SA水凝胶的制备与性能

以聚乙二醇(PEG)为致孔剂,以海藻酸钠(SA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为原料,制备出具有温度和pH双重敏感性的快速响应水凝胶.研究温度、pH值对凝胶溶胀度,以及PEG用量和分子量对凝胶溶胀速率的影响.结果表明,海藻酸钠的加入能够赋于PNIPAM pH敏感性能,所制备水凝胶的溶胀度随着pH值的改变而改变.在酸性条件下,凝胶溶胀度随SA用量的增加而减小;在碱性条件下,凝胶溶胀度随SA用量的增加而增大.在酸性和碱性条件下,水凝胶溶胀度都随着PEG用量的增多和PEG分子量的增大而增大,且与传统水凝胶相比,溶胀速率有较大程度的提高.     

不同单体浓度范围反相微乳液聚合速率的比较

以油酸失水山梨醇酯Span80和壬基酚聚氧乙烯醚OP-10为乳化剂、过氧化二碳酸(2-乙基己酯)EHP为引发剂、白油为连续介质,进行了丙烯酰胺(AM)、丙烯酰胺/丙烯酸钠(AM/SA)和丙烯酰胺/(2-甲基丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵(AM/DMMC)反相微乳液聚合反应。研究了不同单体浓度范围内,3种单体(对)反相微乳液聚合速率。在较高单体质量分数范围内(w(M)为25%～50%),聚合速率对AM,AM/SA和AM/DMMC3种单体(对)浓度的反应级数分别为2.24,2.34和2.47;在较低单体质量分数范围内(w(M)为10%～26%)反应级数则分别为1.57,1.61和1.58。不同单体质量分数范围内聚合速率对单体浓度的反应级数相差较大,主要原因可能是聚合体系中单体水溶液的粘度对聚合速率有较大的影响。     

超弹性自修复导电水凝胶的制备及性能

为了延长导电水凝胶的使用寿命，基于席夫碱动态共价键的构建机理，在硼砂（BORAX）和氯化锂（LiCl）混合溶液中，采用丙烯酰胺、 N-2-氨基乙基丙烯酰胺盐酸盐（AEAM）和N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺（ASI）通过一步法制备了一种具有自修复功能的导电水凝胶，并对该水凝胶的红外、力学、导电等性能进行了表征。结果表明水凝胶内部形成了席夫碱结构；通过调整各组分质量比，水凝胶的断裂伸长率最高可达1 495.2%，拉伸强度最高可达328.9 kPa，电导率可达3.11 S/m，表明水凝胶具有较好的自修复功能。     

聚乙烯醇/聚丙烯酰胺水凝胶基小口径人工血管材料

结合浇注法及编织法制备了一种编织管增强的聚乙烯醇(PVA)/聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶小口径人工血管材料(内直径6 mm),并进行了一系列表征。结果表明:当该人工血管材料的拉伸伸长率为50%时,拉伸强度可达到(905.6±63.1)kPa,压缩弹性回复率为(93.4±6.7)%,缝合线固位强力为(9.89±0.64)N;在80~120 mmHg条件下,径向顺应性达到(3.11±0.09)%,是商用e-PTFE人工血管的6.9倍;材料的细胞相容性良好,溶血率极低,属于不溶血材料。