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.     

一种快速响应电场敏感多孔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)、2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)为单体,不同分子量的聚乙二醇(PEG)为成孔剂,通过自由基溶液聚合法,合成了新型多孔快速响应电场敏感性水凝胶.结果表明,成孔剂PEG被洗脱后在凝胶内部形成了互相贯穿的孔洞结构,孔径在30～120μm之间.以PEG6000为成孔剂致孔后的多孔凝胶溶胀速率和消溶胀速率最快,在去离子水中30s达到溶胀平衡,在0.1mol/L的NaCl溶液中40min达到消溶胀平衡;电场作用下凝胶的消溶胀速度大大加快,12min内即可达到平衡.凝胶中AMPS含量的增多会加快凝胶在电场中的响应速度;而高温下,随着AAEA含量的增加,凝胶内部疏水基团增多并收缩产生大量的疏水微区,限制了凝胶内部水分的持续排出,因此n(AAEA)∶n(AMPS)=3∶1的凝胶4min内即可排出表面水分达到消溶胀平衡,可保水率却高达75%.同时,增大电解液的pH值、浓度以及提高电解电压,均会加快凝胶的消溶胀行为.     

P(DMAA-co-AM)水凝胶制备及其固定α-淀粉酶研究

采用氧化还原引发体系,水溶液聚合法制备P(DMAA-co-AM)水凝胶,并以其作为载体固定α-淀粉酶。采用单一变量法研究交联剂(N,N’-亚甲基双丙烯酰胺)用量、引发剂(过硫酸铵)用量、单体浓度和单体配比对凝胶性能的影响。以水凝胶的最大平衡溶胀度为指标,得出制备P(DMAA-co-AM)水凝胶的优化条件:交联剂用量为0.3%,引发剂用量为0.6%,单体浓度为20%,N,N′-二甲基丙烯酰胺与丙烯酰胺的摩尔比为2∶1。在优化条件下,采用原位聚合法固定α-淀粉酶,测定不同单体配比的P(DMAA-co-AM)水凝胶固定化α-淀粉酶的活性。     

泡沫分散聚合法制备超大孔水凝胶及其性能研究

采用泡沫分散聚合法,以自制的4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)为单体,制备了具有相互贯穿超大孔结构的快速响应型水凝胶.结果表明,引发剂和交联剂用量分别为2.5%和0.6%时平衡溶胀度最高;当以饱和碳酸钠溶液为发泡剂时制得的凝胶孔洞均匀贯穿;凝胶经无水乙醇处理...     

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.     

P(AMPS-co-HEMA)凝胶的合成与吸银性能研究

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用自由基水溶液聚合法制备P(AMPS-co-HEMA)共聚凝胶,通过傅里叶红外光谱(FT-IR)对材料结构进行了表征.研究单体配比、交联剂的用量、引发剂的用量对共聚凝胶吸水性能的影响,并在此基础上对凝胶的溶胀、吸银及消溶胀性能进行研究.结果表明,当单体摩尔比n(AMPS)∶n(HEMA)=2∶1,交联剂用量ω(MBA)=0.6％,引发剂用量ω(KPS)=0.8％,所制得的凝胶吸水性能最好;凝胶在蒸馏水中的溶胀过程属于松弛平衡扩散;凝胶在AgNO3溶液中60min左右达到消溶胀平衡,且当AgNO3溶液的浓度为0.05mol/L时,银离子吸附量最大,为0.04g/g,消溶胀速率最快.     

P（DMAA-co—AM）水凝胶制备及其固定a-淀粉酶研究

采用氧化还原引发体系,水溶液聚合法制备P（DMAA-co-AM）水凝胶,并以其作为载体固定a-淀粉酶。采用单一变量法研究交联剂（N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺）用量、引发剂（过硫酸铵）用量、单体浓度和单体配比对凝胶性能的影响。以水凝胶的最大平衡溶胀度为指标,得出制备P（DMAA-co-AM）水凝胶的优化条件：交联剂用量为0．3％,引发剂用量为0．6％,单体浓度为20％,N,N’-二甲基丙烯酰胺与丙烯酰胺的摩尔比为2：1。在优化条件下,采用原位聚合法固定a-淀粉酶,测定不同单体配比的P（DMAA-co-AM）水凝胶固定化a-淀粉酶的活性。     

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。     

泡沫聚合法制备超大多孔水凝胶

采用泡沫体系分散聚合法,过硫酸铵(APS)及N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TMEDA)为氧化还原引发体系,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,碳酸钠为发泡剂,聚氧化乙烯-氧化丙稀(PF127)为泡沫稳定剂,用羧甲基纤维素钠(CMC)接枝丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)合成了CMC-g-(AA-co-AMPS)超大多孔水凝胶。通过FTIR、SEM表征,表明材料是具有超大多孔结构的CMC-g-(AA-co-AMPS)水凝胶。对各影响因素的研究表明,在m(CMC)∶m(AA)∶m(AMPS)为1∶4∶1,w(APS)为0.8%[其中m(APS)∶m(TMEDA)=2∶1],w(Na2CO3)=65%,w(PF127)=0.2%,温度为65℃时,制得的凝胶吸蒸馏水倍率可达1281g/g,吸0.9%盐水倍率达143g/g,10min时已基本达到溶胀平衡。     

聚(4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯-co-丙烯酸)水凝胶的溶胀动力学以及温度敏感性研究

通过分子结构设计, 合成了疏水性单体4-乙酰基丙烯酰乙酸乙酯(AAEA), 并以该单体与丙烯酸(AA)进行自由基溶液共聚, 制备了P(AAEA-co-AA)新型温度敏感性水凝胶. AAEA的¹H NMR及FT-IR分析表明, 该单体主要以烯醇式结构存在; P(AAEA-co-AA)的FT-IR分析发现, PAAEA与PAA之间存在较强烈的氢键作用, 使得AAEA烯醇异构体中的C—O伸缩振动吸收峰移向了低波数处. 对冷冻干燥后凝胶的电镜分析发现, 当AAEA用量较高时, 由于凝胶内部分子链段的疏水聚集, 各部分溶胀度以及溶胀速度不均一而使得凝胶表面粗糙不平. 采用DSC对凝胶的体积相转变进行了研究, 结果表明, 该水凝胶的体积相转变温度(VPTT)在48.2至61.8 ℃之间, 并且随着AAEA用量的减小, 凝胶的VPTT逐渐增加. 对该新型温度敏感性水凝胶在去离子水中的溶胀动力学研究发现, 当AAEA用量高于4.6 g时, 凝胶属于Fick凝胶; 反之凝胶则属于非Fick凝胶. 该水凝胶在去离子水中具有良好的温度敏感性, 当外界温度低于VPTT时, 凝胶能保持溶胀状态; 而当外界温度高于VPTT时, 凝胶的平衡溶胀度迅速下降, 表现为温度敏感性. 进一步研究发现, 凝胶组成不仅会影响凝胶的VPTT, 而且会影响凝胶温度敏感性的强弱.