聚丙烯腈溶液的凝胶化研究

聚丙烯腈是用途最广泛的聚合物之一,其溶于适当溶剂中形成的聚丙烯腈溶液是制备聚丙烯腈纤维、渗透膜等高分子材料的原料。聚丙烯腈溶液的物理化学性质对所制备材料的性能有很大的影响。本文对高分子溶液的凝胶化和高分子凝胶的特点做了简要介绍,并介绍了聚丙烯腈及其凝胶的特点。根据高分子浓溶液体系的特点提出用于表征聚丙烯腈溶液凝胶化的主要方法。从浓度和温度对聚丙烯腈溶液凝胶化行为的影响、熟化和非溶剂对聚丙烯腈溶液凝胶化行为的影响、聚丙烯腈溶液凝胶化的热可逆性、聚丙烯腈溶液凝胶化的分形特征以及聚丙烯腈凝胶的交联机理这几个方面对已有聚丙烯腈溶液的凝胶化研究成果和最新进展进行了综述。最后对聚丙烯腈溶液凝胶化和聚丙烯腈凝胶的研究前景做了展望。     

以微凝胶为基质的杂化材料制备及应用研究进展

水凝胶微球即尺寸较小的球形水凝胶,除了凝胶特性外,其特点主要是具有较小的尺寸和球形形貌。由于其网络结构和快速的刺激响应性,使其作为模板制备具有独特性能的杂化材料而备受关注。本文主要从几个方面阐述了以微凝胶为基质制备杂化材料的方法及其应用。包括了磁性金属氧化物-凝胶杂化材料、金属单质-凝胶杂化材料、生物活性-凝胶杂化材料及功能化的球形和膜状杂化材料,最后介绍了本实验室以微凝胶为基质制备表面图案化杂化材料的方法。     

含内环化A—Bb,Cc缩聚反应的溶胶—凝胶分配

结合Ａａ－Ｂｂ，Ｃｃ型缩聚反应，给出了溶胶中含内环化的溶胶－凝胶分配公式及凝胶化条件。     

高温下淀粉的凝胶化作用

凝胶化作用是淀粉及改性产品生产过程中存在的一种现象。淀粉凝胶化作用的结果导致了在其产品中产生了只溶胀但不溶解的颗粒,从而影响了淀粉产品的整体性能。文章初步探讨了淀粉在高温成型过程中凝胶化作用的方式和起因。结果表明,淀粉浆料在高温成型过程中所产生的凝胶团粒是淀粉不完整的凝胶化作用的结果,足量的水分和高温是形成较多的凝胶化淀粉颗粒的原因。     

多糖共混及其分子设计

着重讨论了多糖共混过程中的凝胶化及其分子间的协同作用，并对多糖共混凝胶化中的构效关系，分子修饰及分子设计等问题进行了讨论。     

高分子凝胶化反应的分形几何分析

据分形理论,基于实验基础上,进行了高分子凝胶化反应的分形几何行为分析,以苯乙烯-二乙烯苯凝胶化反应为例,分别由激光及小角x-光散射测定其反应中大分子重量、尺寸及散射光强角度依赖性,来定量描述化学反应及分析体系的分形行为和测定分数维D值.这种避开各种复杂的凝胶化理论,立足于现代物理技术及新理论,去剖析高分子凝胶化反应的分形几何行为,能够在更本质的深度揭示这类复杂反应的规律.     

溶胶-凝胶法固定化酶的问题与解决途径

综述了溶胶-凝胶固定化酶由于凝胶化时间过长，凝胶孔径偏小以及凝胶机械强度低等问题的存在引起酶构象改变、屏蔽，底物与产物的扩散速率慢以及酶与底物的不易接触。并提出了相应的解决办法：选择适宜的前驱体及固定化条件可以缩短凝胶化时间；加入聚乙二醇改性剂、非表面活性剂模板剂可以调大凝胶的孔径；微波快速干燥。加入添加剂则可以提高凝胶的机械强度。同时也提出可以避免酶变性的其他一些途径，如对凝胶老化阶段的特殊处理，选择合适的缓冲液等。     

聚苯胺溶液的凝胶化行为

通过流变学手段对聚苯胺溶液的凝胶化行为研究表明，在室温下，聚苯胺（ＰＡｎ）／Ｎ－甲基－２－吡咯烷酮（ＮＭＰ）溶液有一转折浓度Ｃｇ（０．０５ｇ／ｍＬ），浓度高于此值时，浴液凝胶化速度急剧增大，凝胶速度还与溶剂，ＰＡｎ分子量及溶液的温度有很大关系。溶液中不溶的ＰＡｎ的存在会加速凝胶化过程。ＰＡｎ／ＮＭＰ凝胶的假塑性和触变性明显地反映出ＰＡＶＮＭＰ溶液的凝胶化是溶剂参与的ＰＡｎ分子链间的物理交联过程。     

A_a_1,A_a_2-B_b_1B_b_2缩聚反应的固化理论

本文讨论了A_(a_1),A_(a_2)-B_(b_1)B_(b_2)型缩聚反应的固化理论。给出了溶胶-凝胶分配公式、凝胶化条件、分布函数及适合固化全过程的高分子矩的循环公式和k次矩的解析表示式。     

含内环化A_a－B_b，C_c缩聚反应的溶胶－凝胶分配

结合Ａａ－Ｂｂ，Ｃｃ型缩聚反应，给出了溶胶中含内环化的溶胶－凝胶分配公式及凝胶化条件。     

用荧光光谱跟踪钙-海藻酸水溶液的Sol-gel转变

为了克服传统方法在测定凝胶化点的同时, 作用力对物理交联点的破坏和对大分子链运动的干扰, 探索和建立不施加应力的凝胶化点测定方法, 采用荧光光谱跟踪了异硫氰酸荧光黄(FITC)标记海藻酸与钙离子在水溶液中螯合的物理凝胶化. 随着凝胶化的进行, 荧光相对强度和各向异性比在凝胶化时间曲线的80 min时出现了明显的转折点, 与Winter方法得到的凝胶化点(80 min)完全一致. 因此可以利用FITC标记的荧光发射相对强度及各向异性比来决定钙-海藻酸体系凝胶化点.     

柞蚕丝素蛋白的凝胶化行为（摘要）

柞蚕丝素蛋白与细胞具有特异性相互作用,作为生物医用材料具有潜在的研究和开发前景.凝胶是组织再生支架的重要材料形态之一,而迄今国内外尚无对柞蚕丝素蛋白凝胶化行为的系统性研究报道.本文研究了环境温度、pH值、柞蚕丝素溶液的浓度以及K^＋、Ca^2＋的浓度对再生柞蚕丝素蛋白的凝胶化速率的影响,研究了溶胶-凝胶转变过程中柞蚕丝素蛋白构象的变化.     

阳离子诱导海藻酸水溶液凝胶化的临界行为与自相似性

以作者对阳离子诱导海藻酸水溶液凝胶化的研究结果为中心,介绍了海藻酸钠水溶液随浓度增大和二价金属阳离子(Ca2 、Cu2 )的加入而发生的溶液-凝胶转变的临界点和相关临界指数,探讨了临界凝胶的自相似性和分形结构,以及动态标度理论对物理交联体系的适用性.基于对阳离子诱导海藻酸水溶液凝胶化及其临界行为的研究结果,提出了从凝胶化的出发点--溶液来对凝胶化进行分类的设想,根据起始组分分子链的长短将凝胶化过程分为生长型和交联型两类.     

水溶性高分子弱凝胶体系凝胶化过程的Monte Carlo模拟

为研究弱凝胶的形成过程,并把高分子弱凝胶用于三次采油,采用三维Monte Carlo模拟了高分子溶液凝胶化过程. 模拟预测了凝胶化开始的时间,得到了凝胶化过程中分子量分布的演化规律和胶团生长的三维图像. 发现生成溶胶与凝胶团的歧化过程,初始聚合物的浓度对能否形成凝胶至关重要,低于临界浓度不能形成凝胶. 模拟了凝胶化速度和聚合物浓度以及交联剂浓度的关系,并与粘度随凝胶化时间变化的实验结果进行比较, 结果表明, 聚合物浓度较高时,浓度对交联反应的影响减弱,这一趋势与实验结果相一致.     

Aa—Bb,Cc,Dd缩聚反应的固化理论

本文讨论了A_a-B_b,C_c,D_d缩聚反应.给出了溶胶-凝胶分配公式、凝胶化条件、分布函数和适合固化全过程的高分子矩的循环公式,以及k次矩的解析表示式.     

凝胶过程参数与溶剂极性参数之间的关系探讨

在机凝胶自组装过程中,最低凝胶化浓度MGC是一个重要的表征参数。基于文献报道的凝胶化过程中最低凝胶化浓度MGC值,并引入Kamlet和Taft定义的溶剂极性参数β对MGC做图,发现上述两者之间总是呈现一种线性关系。这种线性关系可以描述为:MGC=Aβ+B,其中A、B为两个常数。在对系数进一步探讨后,发现所有模型中的A值都为正数,即β与MGC值成正比关系。而不同模型中B值的差异明显,这说明其可能与凝胶剂的结构有关。     

硫酸软骨素类可注射水凝胶体系及其凝胶化机制

硫酸软骨素是一种硫酸化糖胺聚糖类天然多糖,广泛分布于动物组织的细胞外基质和细胞表面,具有促进软骨生长、调控生长因子、加快伤口愈合等多种生物功能。近年来,基于硫酸软骨素良好的生物活性、生物相容性和生物降解性,硫酸软骨素类可注射水凝胶作为一种新型生物材料受到了广泛关注,尤其是在组织工程、药物输送和细胞治疗等生物医用领域的应用已有较多研究。侧重综述了国内外发展的基于硫酸软骨素的可注射水凝胶的凝胶化体系、凝胶化机制和凝胶改性方法。重点介绍了基于物理热诱导的凝胶化,以及通过形成席夫碱反应、点击化学反应、形成酰胺键和光交联等化学交联、以及酶交联等形成三维网络结构的方式,并综述了调控体系凝胶化时间、力学性能和组织黏附性的方法。最后对硫酸软骨素可注射水凝胶作为新型生物材料的发展方向进行了展望。     

光散射技术在研究高分子溶液和凝胶方面的应用

从溶液中的高分子、凝胶粒子及微乳胶粒子形态结构的表征和凝胶化过程、微乳液聚合及大分子缔合等动态过程的跟踪等方面的研究综述了近十几年来光散射技术在高分子溶液和凝胶领域的应用,并简单介绍了光散射技术的基本原理、发展简史和仪器及使用方法。     

聚偏氟乙烯凝胶电解质组成间相互作用及其凝胶化研究

通过冷却聚偏氟乙烯 (PVDF) 丙烯碳酸酯 (PC)或PVDF PC LiClO4的溶液 ,制备了数个聚合物凝胶 .实验表明 ,聚合物凝胶的凝胶化时间 (tgel)与凝胶温度、聚合物浓度有关 ,且强烈地依赖于体系中盐的浓度 ,因为盐会缩短体系的tgel.凝胶体系中LiClO4的存在提高了其凝胶熔融温度 (Tgm) ,LiClO4的含量越大 ,相应凝胶的Tgm 越高 .用DSC和落球法所测凝胶的Tgm 有较大的差别 .这说明凝胶中可能存在热稳定性好和热稳定性相对较差的两种不同结构部分 .FT IR的研究结果表明 ,凝胶电解质的各组成 (LiClO4,PC和PVDF)间存在较强的相互作用 .对含盐和不含盐的两类凝胶体系的对比研究表明 ,两者不同的凝胶化现象和Tgm 归因于盐与聚合物或溶剂间的络合作用     

流变和光学法研究PAN/DMSO/H_2O体系的凝胶化和相分离行为

碳纤维是非常重要的增强材料,在军工以及高档民用产品中用途广泛。因为聚丙烯腈原丝的结构会"遗传"到最终的碳纤维结构中,因此原丝结构对碳纤维的性能影响很大。原丝的结构是纺丝液在凝固浴中的相分离和凝胶化两个过程决定的,因此研究这两个过程的规律并进一步控制它们的进程,达到调控原丝结构的目的是非常重要的。本文介绍了本课题组利用流变学及光学的方法研究PAN/DMSO/H2O体系凝胶化及相分离行为的最新研究成果,主要探索了PAN/DMSO/H2O浓溶液中凝胶化行为,发现了二次自相似结构的形成并对其机理进行了分析,并对PAN/DMSO/H2O亚浓溶液中凝胶化与相分离的耦合过程进行了研究,分析了最终凝胶的结构特性及Winter-Chambon模型在此过程中的适用性。最后,对PAN/DMSO/H2O体系凝胶化及相分离行为的下一步研究进行了展望。