PVA-PAMPS-PAA三元互穿网络型水凝胶的合成及其性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)以及聚乙烯醇(PVA)为原料,制备了PVA-PAMPS-PAA三元互穿网络型(T-IPN)水凝胶.红外分析表明,PVA与PAA以及PAMPS之间形成了较强的氢键,使得PVA分子上的C—O伸缩震动吸收峰移向了低波数处.X射线衍射以及电镜分析表明,当PVA用量较低时,PVA能均匀的穿插于凝胶网络中,形成完善的互穿网络结构,当PVA用量过高时,部分的PVA结晶而使得凝胶出现相分离.研究了该三元互穿网络型水凝胶的溶胀性能,结果表明,该水凝胶的平衡溶胀比在200至340之间,并且随着AA以及AMPS用量的增加,凝胶的溶胀速率以及平衡溶胀比均升高.该三元互穿网络型水凝胶在酸性溶液中和在碱性溶液中表现出截然不同的消溶胀性能;并且随着溶液pH的升高,凝胶在pH=9.0附近出现体积突变,表现出pH敏感性.通过研究T-IPN水凝胶的抗压缩性能发现,利用线型高分子、柔性高分子网络以及刚性高分子网络制备的三元互穿网络型水凝胶能在高溶胀比下保持较高的强度.溶胀比为180的T-IPN水凝胶,其最大抗压缩强度可达12.1 MPa.进一步研究发现,凝胶的组成以及溶胀比均对凝胶的抗压缩强度和压缩应变均存在较大的影响.     

聚乙烯醇/壳聚糖复合水凝胶的物理化学性质

测定了聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖(CS)复合水凝胶的平衡含水量、熔融焓、等温溶胀动力学和非等温失水动力学等性质,讨论了水凝胶的组成和制备参数对这些性质的影响.结果显示:PVA/CS复合水凝胶具有适宜于软骨修复替代材料的网络结构和平衡含水量.CS与PVA复合减弱了凝胶的结晶度,但却增强了水与凝胶支架的相互作用.尽管水凝胶力学拉伸强度有所降低,但却优化了凝胶的生物相容性和降解能力.PVA/CS复合水凝胶是一种潜在的软骨修复材料,作为一种理论研究的模型体系,它将促进热力学在复杂医用材料方面的应用.     

PVA增强P(AAEA-co-AA)温度敏感性水凝胶的合成及其性能研究

以4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA)、丙烯酸(AA)以及PVA为原料, 通过自由基溶液聚合法, 制备了PVA-P(AAEA-co-AA)半穿网络型(s-IPN)水凝胶. 红外分析表明, AAEA主要以烯醇式结构存在, 并且由于PAAEA, PAA以及PVA之间较强的氢键作用, 使得PAAEA以及PVA分子上的C-O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. 电镜分析表明, PVA能贯穿于P(AAEA-co-AA)交联网络中, 从而有效阻碍凝胶的相分离|而XRD研究发现, 当PVA用量较少时, PVA能均匀的贯穿于凝胶网络中, 形成完善的互穿网络结构, 当PVA用量过高时, PVA不能有效地贯穿于聚合物交联网络中而出现结晶. 采用DSC对s-IPN水凝胶的体积相转变进行了研究, 结果表明, 该s-IPN水凝胶的体积相转变温度(VPTT)在54.0至57.8 ℃之间, 并且随着PVA用量的增加, 凝胶的VPTT逐渐升高. 研究了该s-IPN水凝胶的抗压缩性能, 结果表明, PVA与P(AAEA-co-AA)形成的半互穿网络结构能有效提高凝胶的抗压缩强度, 其最大抗压缩强度可达8.4 MPa. 对凝胶的温度敏感性研究发现, 当外界温度低于VPTT时, 凝胶能保持溶胀状态|而当温度高于VPTT时, 凝胶的平衡溶胀度迅速下降, 表现为温度敏感性.     

磷腈-紫精聚合物的合成与电致变色性能

以六氯环三磷腈作为核心、 紫精为电致变色活性基, 合成了一种新型有机-无机杂化电致变色材料——六(1-乙基-4,4'-联吡啶-甲基苯氧基)环三磷腈(PHV ²⁺). 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及核磁共振氢谱( ¹H NMR)表征了PHV ²⁺的结构. 优良的水溶性使得该化合物可以通过简单的方法构造一个以聚乙烯醇(PVA)为凝胶基质的电致变色水凝胶, 具有成本低廉及无毒害的优点. 以氟掺杂氧化锡(FTO)涂层玻璃作为电极材料, PHV ²⁺作为电致变色材料制备了PHV ²⁺/PVA/KCl电致变色器件(PHV ²⁺/PVA/KCl ECD). 该电致变色器件在2.1 V电压下由淡黄色变为紫色, 颜色变化明显, 并且该颜色变化可以循环500次; 器件在526 nm处的光学对比度达到62.19%. 良好的电致变色性质使该化合物在电致变色器件方面具有潜在应用价值.     

P(AA-co-DMDAAC)/PVA凝胶的制备和吸金性能研究

以丙烯酸(AA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,聚乙烯醇(PVA)为第二网络,通过水溶液聚合法制备P(AA-co-DMDAAC)/PVA半互穿水凝胶(SIPNH)。采用FT-IR、XRD、SEM等对凝胶的结构进行了表征。结果表明,PVA用量为5%时,PVA与P(AA-co-DMDAAC)能形成较完善的半互穿网络结构。探讨了凝胶的抗压缩性能、溶胀/消溶胀性能。结果表明,SIPNH形成的半互穿网络结构可以改善凝胶的抗压缩强度,最大抗压缩强度达到0.37MPa。凝胶的溶胀/消溶胀速率随PVA用量的增加呈下降趋势。着重研究了PVA及氯金酸(HAuCl4)用量对SIPNH吸金能力的影响。结果表明,PVA用量大于5%时,SIPNH的吸金能力明显降低。当HAuCl4浓度为250mg/L时,最大吸附量为108.5mg/g。     

大孔PAMPS/PVA半互穿网络型水凝胶的制备及其性能研究

以PEG6000为成孔剂, 合成了大孔聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/聚乙烯醇半互穿网络型(s-IPN)水凝胶. 红外分析表明, PVA与PAMPS之间形成了较强的氢键, 使得PVA分子上的C—O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. X射线衍射分析发现, 当PVA用量较高时, 由于部分的PVA结晶, 使得凝胶的半互穿网络结构不均匀. 电镜分析结果表明, 没有使用成孔剂的凝胶表面成褶皱形, 不存在任何孔洞结构; 而以PEG6000为成孔剂的凝胶表面存在相互贯穿的大孔结构. 研究了该水凝胶的溶胀性能, 结果表明, 该水凝胶的平衡溶胀度在116至320之间; 而成孔剂PEG6000的加入能较大幅度提高凝胶的溶胀速率, 凝胶在240 min之内就能达到溶胀平衡. 对凝胶抗压缩性能的研究表明, 当PVA用量为9.1% (w)时, 凝胶的抗压缩强度最大, 可达12.0 MPa; 而成孔剂的加入会在一定程度削弱凝胶的抗压缩强度. 该凝胶具有较好的电场敏感性, 研究发现, 将吸去离子水达到溶胀平衡的凝胶放入施加有电场的0.2 mol•L－1 NaCl溶液中时, 凝胶迅速偏向阳极. 而PVA和成孔剂PGE6000的用量均对凝胶的偏转速度以及最大偏转角存在较大的影响.     

肝素钠/聚乙烯醇复合水凝胶的制备与性能

通过循环冷冻-解冻法,制成了肝素钠/聚乙烯醇(HS/PVA)复合水凝胶材料。 探讨了不同质量分数肝素钠对复合水凝胶材料的可见光透过率、含水率、亲水性、力学性能以及肝素钠释放量的影响。 结果表明,复合水凝胶的可见光透过率为92%以上,溶胀平衡的含水率为72%~78%,亲水性较纯PVA水凝胶有所提升,拉伸强度和断裂伸长率都稍有下降。 细胞粘附实验结果表明,适量的肝素钠的释放可以达到减少细胞粘附的效果。 这种HS/PVA复合水凝胶材料有望用作人工角膜中心区材料。     

PVA改性PAMPS-PAM超高力学性能双网络水凝胶的制备

采用紫外光引发聚合制备了聚乙烯醇(PVA)改性的聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)-聚丙烯酰胺(PAMPS-PAM)双网络(DN)水凝胶.测定并比较了PVA改性前后PAMPS-PAM双网络水凝胶的溶胀动力学;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了单网络水凝胶的结构;测定PVA改性前后PAMPS-PAM双网络水凝胶的压缩及拉伸性能.结果表明,经PVA改性后的PAMPS-PAM双网络水凝胶有较高的溶胀比;0.82%PVA用量的PAMPS-PAM双网络水凝胶在90%压缩形变率下仍保持完整、最大拉伸应力达到0.5 MPa,大幅提高PAMPS-PAM双网络水凝胶的力学性能.     

聚乙烯醇载银海绵的制备及界面光热驱动水蒸发性能

利用光热材料的太阳能水蒸发技术是一种绿色、 环保地解决淡水资源短缺的重要技术, 但光热材料的制备成本、 蒸发效率和热损失等因素限制了其推广应用. 本文采用一锅法制备了聚乙烯醇载银海绵(AgNPs/PVA)太阳能界面蒸发器, 并研究了AgNPs含量对AgNPs/PVA在太阳能驱动水蒸发过程中光热性能的影响. 研究结果表明, 当AgNPs的质量为PVA的10%时, 制备的AgNPs/PVA在1 kW/m ²的太阳光强度下具有最优的蒸发速率, 水蒸发速率可达1.62 kg?m ^?2?h ^?1, 为纯水(0.42 kg?m ^?2?h ^?1)的3.9倍. 本文制备的AgNPs/PVA具有制备工艺简单、 亲水性能优良和蒸发性能良好的特点, 在太阳能驱动水蒸发领域具有较大的应用前景.     

聚电解质盐三聚磷酸钠对聚乙烯醇凝胶的Hofmeister效应研究

聚乙烯醇(PVA)物理微晶水凝胶由于化学稳定性好、无毒、生物相容性好等特点，近年来成为物理微晶凝胶研究的模板聚合物。但其力学性能较差，如何提高凝胶的力学性能，拓展其应用范围一直是水凝胶领域的研究难点和热点。Hofmeister盐析效应是提升凝胶力学性能一种高效、绿色的制备手段，但之前的研究多集中在小分子无机盐对凝胶性能的影响，对聚电解质盐的盐析效应鲜见报道。本文研究了三聚磷酸钠(STPP)聚电解质对PVA凝胶性能的影响，系统比较了其与氯化钠及氢氧化钠处理的PVA凝胶；重点从微观形态和结晶结构两方面研究了聚电解质盐与小分子盐引起PVA凝胶的微观结构差异，并分析了结构与性能间的响应关系。聚电解质STPP处理的PVA凝胶薄膜应力达到了23 MPa,应变高达1 100%,断裂韧性(110 MJ/cm³),比纯水凝胶提升55倍之多，并兼具良好的阻燃性能。     

柔性OLED用高耐热聚酰亚胺薄膜的制备与性能

聚酰亚胺(PI)薄膜作为柔性有机发光显示(OLED)基板材料应用时, 需要满足玻璃化转变温度(T_g)大于450 ℃和热膨胀系数(CTE)在0~5×10^-6 K^-1之间. 为了提高PI薄膜的热性能, 本文合成了2,7-占吨酮二胺 (2,7-DAX), 并将其与均苯四甲酸二酐(PMDA)和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并噁唑(BOA)共聚制备了一系列新型PI薄膜. 研究了PI薄膜的聚集态结构、 耐热性能、 尺寸稳定性和力学性能. 结果表明, 占吨酮结构和苯并噁唑结构提高了PI分子链的刚性与线性, 使分子链在平面内紧密堆积与取向, 制备的PI薄膜综合性能优异, 玻璃化转变温度高于408 ℃, CTE在-5.0×10^-6~8.1×10^-6 K^-1之间, 拉伸强度大于140 MPa, 拉伸模量大于4.2 GPa, 断裂伸长率为7.1%~20%, 5%热失重分解温度(T_5%)在601~624 ℃之间. 其中, PI-50和PI-60薄膜具有超高玻璃化转变温度和超低热膨胀系数, T_g高于450 ℃, CTE分别为2.1×10^-6 K^-1和1.6×10^-6 K^-1. 制备的系列PI薄膜作为柔性OLED基板材料有潜在应用前景.     

聚乙烯醇/聚吡咯复合导电水凝胶应变传感器的制备及性能

以聚乙烯醇(PVA)为原料, 植酸(PA)和氨基-聚倍半硅氧烷(NH₂-POSS, NP)为交联剂, 通过冻融循环法制得PVA/PA/NP复合水凝胶, 再以其为模板, 通过吡咯的原位聚合制得PVA/PA/NP-PPy复合导电水凝胶, 克服了聚吡咯材料易脆、 疏水的特性, 进一步改善了水凝胶的导电性和灵敏性. 循环拉伸实验结果表明该水凝胶具有良好的自回复能力, 电导率高达7.53 S/m, 从I-V曲线可知其作为柔性可穿戴应变传感器的最高检测电流可达 9.029 mA, 灵敏度因子可达6.796, I-T曲线表明该传感器可以准确地通过电流信号变化来监测人体的各种微小运动.     

Temperature effect on the kinetics of persulfate oxidation of p-chloroaniline

The kinetics of heat-facilitated persulfate oxidation of p-chloroaniline（PCA） in aqueous solutions was measured at five different temperature conditions and at four different oxidant concentrations.The PCA degradation was found to follow a pseudo-first-order decay model when the persulfate was excessive.The pseudo-first-order rate constants of PCA degradation by persulfate（50 mmol/ L） at pH 7.0 are 0.12×10^-4,0.28×10^-4,0.43×10^-4,0.83×10^-4,1.32×10^-4 s^-1 at 10,20,30,40 and 50℃,respectively. Under the above reaction conditions,the reaction has activation energy of 49.97 kJ/mol.The observed rate was found to be function of temperature and oxidant concentration.Raising temperature and increasing persulfate concentration can significantly accelerate the PCA degradation.     

Three-photon absorption in a push-pull type chromophore containing tricyanofuran acceptor

Three-photon absorption（3PA） of a push-pull chromophore,2-（3-cyano-（3-（4-（dimethylamino）styryl）-5,5-dimethylcyclohex- 2-enylidene）methyl）-5,5-dimethylfuran-2-ylidene) malononitrile（CFM） including TCF group was measured by the nonlinear transmission method using a femto-second Ti:Sapphire oscillator-amplifier laser system.Its three-photon absorption cross-sections at 1300 ran were 36.8×10^-79 cm⁶ s² in the solution of DMF and 12.3×10^-79 cm⁶ s² in the solution of CH₂Cl₂,respectively.The large values were got by experiments in this paper,which is a new exploration for these kinds of materials.The molecule has the potential application foreground of 3PA areas and optical power limiting.     

硝酸异丙酯与Cl原子、 OH和NO3自由基反应的机理及动力学

采用CCSD(T)//M06-2X/6-311++G(d,p)方法, 结合传统过渡态理论, 研究了硝酸异丙酯与Cl原子、 OH及NO₃自由基的反应机理和动力学. 两个反应物单体首先形成氢键复合物, 随后X(X=Cl原子、 OH和NO₃自由基)提取硝酸异丙酯中叔碳的α-H原子或甲基的β-H原子, 室温下, 以X提取α-H原子为主. 反应的主要历程为 Cl原子(OH或NO₃自由基)提取(CH₃)₂CHONO₂的α-H原子, 生成HCl(H₂O或HNO₃)分子和(CH₃)₂CONO₂自由基, 后者分解为丙酮和NO₂. 结果表明, 在200~500 K温度范围内, 随着温度的升高, 丙酮和NO₂的产率降低; 在室温下, 硝酸异丙酯与Cl原子、 OH和NO₃自由基反应的速率常数分别为3.933×10^-11, 1.182×10^-13和7.134×10^-19 cm³·molecule^-1·s^-1. 计算所得硝酸异丙酯与OH自由基反应的动力学数据与实验结论一致.     

银纳米片在无纺布纤维上的可控组装及其SERS效应

以无纺布(NWF)为支撑基体, 采用两步化学合成法在NWF上原位构建了由间隙为20~110 nm Ag纳米片(AgNS)组装成的AgNS@NWF微纳结构. 扫描电子显微镜(SEM)分析表明, AgNS@NWF具有特殊的层级结构, 该结构可用于表面增强拉曼散射(SERS)研究. 实验结果表明, AgNS@NWF微纳结构具有良好的SERS灵敏度和优异的信号可重现性. 将罗丹明6G(R6G)作为SERS探针分子, 发现R6G的SERS特征峰强度的对数值与R6G水溶液的浓度对数值呈良好的线性关系, 最低检测限可达1×10^?10 mol/L, 表明AgNS@NWF微纳结构具有良好的SERS灵敏度; 当R6G水溶液的浓度为1×10^?5, 1×10^?6和1×10^?7 mol/L时, 610 cm^?1处谱带拉曼散射强度的相对标准偏差分别为3.57%, 3.67% 和8.46%, 优于或接近于以往研究, 表明AgNS@NWF微纳结构具有优异的信号可重现性. 将3-巯基丙酸和三聚氰胺作为SERS的检测分子, 最低检测限分别为1×10^?5和1×10^?6 mol/L. 本文为制备灵敏度高、 信号可重现性优异的SERS基底提供了一种简单、 快速、 成本低廉的方法, 在生物检测和环境监测中具有潜在的应用价值.     

N~1,N~2-Bis[1-(2-hydroxyphenyl)methylidene]ethanedihydrazide as a neutral ionophore for preparation of a new Ho~(3+) PVC-membrane sensor

N¹,N²-Bis[1-（2-hydroxyphenyl）methylidene]ethanedihydrazide（MEH） was used as new compound which plays the role of an excellent ion carrier in the fabrication of a Ho（Ⅲ） membrane electrode.The electrode shows a good selectivity for Ho（Ⅲ） ion with respect to most common cations including alkali,alkaline earth,transition and heavy metal ions.This electrode has a wide linear dynamic range from 1.0×10^-6 to 1.0×10^-2 mol/L with a Nernstian slope of 19.8±0.3 mV per decade and a low detection limit of 5.8×10^-7 mol/L in the pH range of 2.5-9.8,while the response time was rapid（<10 s）.The suggested sensor was applied to the determination of Ho（Ⅲ） ions in tap water and river water samples.     

制备高活性纳米零价铁的甘露醇改性机理

纳米零价铁(Nano zero-valent iron,nZVI)被广泛应用于水污染治理,高纯度且分散性良好的nZVI的制备方法一直是研究热点.本文采用含不同羟基数目的醇(乙醇、乙二醇、赤藓糖醇、甘露醇和山梨醇)作为改性剂,分别制备得到n ZVI-EA,nZVI-EG,nZVI-ER,nZVI-M和nZVI-S样品.将上述样品应用于水中微囊藻毒素(Microcystin-LR,MC-LR)的还原去除.结果表明,随着改性剂羟基数目的增多,改性nZVI的抗氧化能力和分散性增强,对MC-LR的降解反应速率也随之提高.nZVI-M去除MC-LR的表面积校正特征速率常数(79.35×10^-5L·m^?2·min^?1)是nZVI-S(8.55×10^-5 L·m^?2·min^?1)的9.3倍,是未改性样品nZVI₀(1.30×10^-5 L·m^?2·min^?1)的61.0倍.通过X射线衍射...     

A simple route to interpenetrating network hydrogel with high mechanical strength

A simple two-step method was introduced to improve the hydrogel mechanical strength by forming an interpenetrating network (IPN). For this purpose, we synthesized polyacrylate/polyacrylate (PAC/PAC), polyacrylate/polyacrylamide (PAC/PAM), polyacrylamide/polyacrylamide (PAM/PAM) and polyacrylamide/poly(vinyl alcohol) (PAM/PVA) IPN hydrogels. The PAC/PAC IPN and PAC/PAM IPN hydrogels showed compressive strength of 70 and 160 kPa, respectively. For the PAM/PAM IPN and PAM/PVA IPN hydrogels, they exhibited excellent tensile strength of 1.2 and 2.8 MPa, and elongations at break of 1750% and 3300%, respectively. A strain relaxation was also observed in the case of PAM series IPN hydrogels. From FTIR, TGA and SEM measurements, we confirmed that physical entanglement, hydrogen bonds and chemical crosslinking played major roles in improving hydrogel strength and toughening. The two-step technique contributes to the understanding of ideal networks, provides a universal strategy for designing high mechanical strength hydrogels, and opening up the biomedical application of hydrogels.