聚合物纳米微球增韧水凝胶的制备与表征

通过无皂乳液聚合制备阳离子纳米微球(NPs),并将其作为疏水交联中心来制备高强韧水凝胶。体系中的疏水单体甲基丙烯酸月桂酯(LMA)在表面活性剂作用下聚集到纳米微球表面,形成疏水缔合中心,通过原位引发自由基聚合得到纳米微球杂化的聚丙烯酰胺疏水缔合水凝胶P(AAm-LMA)-NPs。当凝胶受到应力时,由纳米微球形成的动态交联点通过断裂与重组可以有效地耗散能量,极大地提高了凝胶的强度和韧性。因此,所制备的P(AAm-LMA)-NPs水凝胶表现出十分优异的机械性能,其最大拉伸强度可达860 kPa,断裂伸长率为1280%,断裂韧性为3.8 MJ/m³。聚合物纳米微球增韧水凝胶的力学性能优异,有望在生物医学和工业领域有重要应用。     

高强度疏水缔合水凝胶的交联网络结构形成机理

高强度疏水缔合水凝胶(HA-gels)是丙烯酰胺(AM)和少量的疏水单体辛基酚聚氧乙烯(4)醚丙烯酸酯(OP-4-AC)在十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液中采用胶束共聚的方法制备的.采用胶束共聚理论、橡胶弹性统计理论及Mooney-Rivlin理论,并结合单向拉伸实验数据,对HA-gels的交联网络结构的形成机理进行了探...     

表面活性剂对疏水缔合水凝胶性能的影响

通过丙烯酰胺(AM)和丙烯酰胺基十八羧酸钠(NaAAS)共聚合,在没有任何外加化学交联剂的情况下,分别在水溶液和十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中通过自由基聚合制备了疏水缔合水凝胶,命名为HA凝胶和SHA凝胶.系统研究HA凝胶和SHA凝胶的机械拉伸性能发现,调节AM和NaAAS的含量,可以使SHA凝胶具有相较不含SDS的HA凝胶更好的力学拉伸性能.HA凝胶在水中不溶解且在纯化和溶胀过程中几乎没有损失,而SHA凝胶体系中的SDS可以扩散出凝胶网络溶解到水中,使得SHA凝胶表现出更加明显的溶胀-去溶胀-平衡溶胀行为;在盐水中由于疏水缔合得到加强,HA凝胶和SHA凝胶都表现出化学凝胶的溶胀特点.在常温下HA凝胶不能实现自愈合,而SHA凝胶具有较好的自愈合能力,并且自愈合效果可以通过SHA凝胶中SDS和聚合物固含量调节.     

纳米复合水凝胶体系的设计合成与结构功能一体化构筑

纳米复合水凝胶(NC-Gels)因兼具有机相及无机相的优点,且具有独特的结构特征和理化性能,近年来已成为水凝胶领域的研究重点,在智能器件、生物医药、组织工程等领域有着广泛的应用前景.基于有机/无机杂化原理,通过交联点的结构与功能性设计和凝胶网络的可控构筑,获得了一系列力学性能优异并具有多重响应甚至智能化响应的NC-Gels,并提出了以有机微球或功能化杂化微球分别为交联点构建纳米复合水凝胶(OC-Gels)和杂化水凝胶(H-Gels)的新方法,探索了其在生物医学和智能传感领域等的初步应用.     

纤维素基智能凝胶的制备、结构及性能研究

纤维素是自然界中最丰富的生物质资源,因其具有可再生性、生物相容性、无毒、可降解等诸多特性,纤维素及其衍生物不仅广泛应用于传统的工业领域,而且在药物控释、组织工程、可穿戴设备材料等领域也有着广阔的应用前景。受到工程技术应用需求的驱动,以纤维素及其衍生物为基材的智能凝胶材料已成为目前的研究热点。作者系统研究了纤维素基智能凝胶材料的制备、结构及性能。主要内容如下： 1.制备了纤维素基气凝胶并对其进行疏水改性,研究了疏水改性后的纤维素气凝胶材料在水下吸附气体的能力,并设计了纤维素基智能捕集器,用于连续不断地吸附从海底释放的甲烷气体。 2.制备了TEMPO氧化的纳米纤维素纤维,并将其用于增强聚丙烯酰胺/明胶形状记忆水凝胶的力学性能;制备的复合水凝胶展示了较好的形状记忆行为,并且该水凝胶的形状记忆性能具有较好的可重复性。 3.利用羧甲基纤维素制备了对多种金属阳离子响应的形状记忆水凝胶;能够通过改变羧甲基纤维素与金属离子之间的交联密度,调节该水凝胶的力学性能。 4.将羧甲基纤维素钠与聚丙烯酸（PAA）复合制备出具有较优异机械性能和自修复性能的聚丙烯酸/羧甲基纤维素钠水凝胶。通过简单的浸泡法,将该复合水凝胶浸泡在氯化钠（NaCl）溶液中,可以促进CMC和PAA之间的链缠结,进一步提升其机械性能。此外,由于水凝胶的导离子性,制备的水凝胶具有良好的传导性能,有望实现在电子皮肤或可穿戴设备中的应用。     

直链型与支链型疏水缔合水凝胶的机械性能与溶胀行为

以丙烯酰胺(AM)为亲水单体,脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯(AEO-AC-n-m,n为疏水端烷基链碳的数目,m为亲水端PEG链的长度,n,m=13,5;10,5;13,10)为疏水单体,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,通过胶束聚合制备了3种聚丙烯酰胺-co-脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯(AM-co-AEO-AC)疏水缔合水凝胶.以疏水烷基链为直链的疏水单体AEO-AC-13-5合成的直链型水凝胶的网络结构均匀且强度高,其形态在水中可维持180 d.而以疏水烷基链为支链的疏水单体AEO-AC-10-5与AEO-AC-13-10合成的支链型水凝胶的机械性能较弱,60 d内即溶解于水中.在相同条件下,直链型水凝胶断裂时的最大应力是支链型水凝胶的4~5倍.利用弹性橡胶理论中的新胡克方程计算了直链型和支链型水凝胶的有效交联密度ν0和有效交联点间的分子量Mc.     

单分散聚苯乙烯交联微球可控制备的研究进展

单分散聚苯乙烯交联微球是一类具有高比表面积、吸附性强以及高表面活性的材料,以其优异的疏水性、优越的热稳定性和耐溶剂性能在生物医学、标准计量、电子信息、分析化学、色谱分离等领域具有十分广阔的应用前景,近年来有关交联聚合物微球的制备以及机理研究成为一大热点并且发展较快。本文重点介绍了交联剂存在下分散聚合的反应机理,探讨了单体、引发剂、交联剂、分散剂以及分散介质等对单分散聚苯乙烯交联微球可控制备的影响,展望了聚苯乙烯交联微球的发展趋势和应用前景。     

具有规整结构和高强度的水凝胶研究进展

人造水凝胶普遍存在结构不规整的问题,即交联点无序性分布和链节长短不一。这就导致人造水凝胶存在机械性能差、响应速度慢、溶胀之后回复性不好等缺点,大大限制了其在生物医学和工业等领域的应用范围。然而,生物凝胶却普遍具有规整的微结构和优异的性能。制备具有规整结构的水凝胶已经成为一个具有挑战性的重要课题。本文综述了制备具有规整结构的高强度水凝胶的研究进展。     

羧甲基纤维素基复合水凝胶的研究及应用进展

羧甲基纤维素(CMC)水凝胶是一种具有亲水性的天然三维聚合物材料,具有高吸水性,因此以羧甲基纤维素钠制备的水凝胶安全无毒可生物降解,被广泛应用于医药、食品、农业和环境等领域,作为保鲜材料、抗菌材料、生物传感器、药物输送系统和去除重金属的吸附剂。本文按CMC复合水凝胶材料来源的不同,分类综述了大分子/CMC水凝胶、单体/CMC水凝胶和无机物/CMC水凝胶的研究进展、功能特性以及应用领域,为羧甲基纤维素复合水凝胶的研究提供一定的思路和理论依据。总结此方向研究中不同材料对羧甲基纤维素复合水凝胶性能的提升情况,同时对羧甲基纤维素水凝胶的应用前景进行了展望。     

细菌纤维素/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能表征

通过自由基聚合在细菌纤维素(BC)网络中引入聚丙烯酰胺(PAM),制备了细菌纤维素/聚丙烯酰胺(BC/PAM)复合水凝胶,并采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(IR)、热失重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)和力学测试等手段对复合凝胶的结构和性能进行了研究.研究结果显示在复合水凝胶中,虽然PAM自身没有交联,但由...     

丙烯酰胺-苯乙烯双亲嵌段共聚物水溶液的粘度性能

通过改变丙烯酰胺 (AM)与苯乙烯 (St)两单体的投料比 ,在微乳液介质中制备了分子组成系列变化的丙烯酰胺 苯乙烯双亲嵌段共聚物 (PAM b PSt) ,使用旋转粘度计测定了共聚物水溶液的表观粘度 ,详细考察了共聚物浓度、共聚物链结构、剪切速率、盐度及温度等因素对共聚物水溶液表观粘度的影响规律 .研究结果表明 ,由于PAM b PSt分子链中的PSt疏水嵌段链段之间具有强的疏水缔合作用 ,导致其具有独特的流变性能 .当共聚物水溶液的浓度高于某一临界值后 ,疏水缔合作用以分子间的缔合为主 ,大分子链之间会形成动态物理交联网络 ,增大了流体力学体积 ,使PAM b PSt水溶液可产生良好的增稠性能 ;疏水缔合作用是一吸热过程 ,升高温度有利于分子间的缔合 ,因此PAM b PSt水溶液具有良好的耐温性 ;聚合物水溶液中盐类物质的存在 ,会增强溶剂的极性 ,有利于分子间的缔合 ,使PAM b PSt水溶液具有良好的耐盐性 .     

"标记"芘的激基缔合物荧光在水溶性高分子研究中的应用

首先介绍了芘的荧光发射光谱的特点及其激基缔合物荧光、然后给出了用芘标记高分子的各种方式和方法,讨论了水溶性高分子的”标记”芘形成激基缔合物的原理,评述了芘标记高分子箕缔合物荧光在水溶性分子疏水相互作用,静电相互作用、氢键、络合等研究中的应用,也介绍了芘标记激基缔的荧光在高分子凝胶体积相变、分子链运动等领域的研究进展。     

水凝胶功能改性研究与应用进展

水凝胶是一种三维网状亲水性高分子软材料,具有良好的固体力学和液体热力学性能,其自身柔软、可塑性强、生物相容性好,具有可降解性和刺激性响应特征。但传统方法制备的水凝胶有诸多缺陷,如有毒性、生物活性低、机械性能差等,使得其应用受限。本文综述了近10年来功能水凝胶制备与改性的主要研究进展及其应用现状,以多吸收位点和高机械强度等性能为主,重点阐述了国内外功能性水凝胶的最新制备方法,包括物理改性中的低分子复合材料交联与构建多重网络和化学改性中的接枝共聚等。详细介绍了该类功能材料在医药、生物、农业和食品等方面的应用现状与发展前景,特别关注了高效短时对外界环境微小变化具有响性的智能印迹水凝胶及其在检测领域的应用,为水凝胶的进一步开发和推广应用提供参考。     

聚合物微凝胶研究进展

微凝胶是一种具有交联网络结构的聚合物胶体粒子,处于良好溶剂中的刺激响应型微凝胶会受某些外界环境的刺激,产生溶胀-消溶胀响应行为,具有快速、可逆的相变特性和较好的生物相容性。本文综述了近年来国内外微凝胶的研究现状,介绍了互穿网络型、核-壳型和含有纳米粒子的复合型微凝胶的结构、特性和制备方法,阐述了微凝胶在药物控制释放、催化反应体系、生物传感器等方面的应用,探讨了聚合物微凝胶领域的研究前景和所面临的问题。     

天然高分子材料水凝胶的制备及其应用进展

水凝胶是一种由高分子聚合物构成的三维网络材料,用自然界中天然存在的高聚物及其衍生物材料构建水凝胶,具有生物相容性、环境敏感性高、生物可降解性和对环境无污染等优势。本文介绍了近几年天然高分子水凝胶材料在医药卫生、食品、农业和环保等领域的应用情况;并按材料来源的不同,分类综述了蛋白质、多肽类水凝胶,海藻多糖水凝胶,动物多糖水凝胶,植物多糖水凝胶,其改性和制备复合水凝胶的最新技术、功能特性以及应用领域;最后对天然高分子水凝胶制备的改进方向和重点应用领域进行了展望。     

高分子增强水凝胶的制备策略及机理

高分子水凝胶是一类在医学、制药、软骨组织工程、人工肌肉、仿生制动器和吸附剂等领域具有广泛应用前景的高分子材料,但是由于高分子水凝胶的机械强度较低,很大程度上限制了其应用。近年来,高分子增强水凝胶受到许多国内外科学家的广泛关注。研究证明,增强后的高分子水凝胶具有抗溶胀性、较强的韧性、超高机械强度的特点,具有显著的应用价值。本文介绍了高分子水凝胶的概念、高分子水凝胶增强的机理,并详细归纳了高分子增强水凝胶的制备策略,主要包括浸泡在电解质溶液中制备水凝胶、纳米复合水凝胶、多网络水凝胶,总结了最新的研究进展。最后,基于目前高分子水凝胶存在的一些问题(如部分水凝胶生物相容性差、水凝胶在人体内无法降解、导电性差等),对未来高分子增强水凝胶发展以及可用于扩大天然材料应用领域、生物领域、环境修复领域做出了展望。     

纳米复合水凝胶的研究进展

传统水凝胶存在机械性能差、响应速度慢等缺点,限制了它作为新材料的应用前景。纳米材料具有独特的微观尺度结构和性质,在电子学、光学、机械学、生物学等领域展现出巨大的潜力。将无机纳米材料添加入水凝胶中不但有可能提高水凝胶的机械强度,同时还能赋予凝胶特殊的新性能,如电响应性能、紫外吸收性能、磁敏感性能等。因而纳米复合水凝胶成为近期的研究热点。本文综述了纳米复合水凝胶的增强理论、典型制备方法及其功能化研究进展。     

具有环境响应性的纤维素基水凝胶

随着对可再生资源开发利用的逐渐重视,基于纤维素环境响应型水凝胶结构设计及其响应性能的研究备受关注.环境响应纤维素基水凝胶不仅具有良好的生物相容性和生物可降解性,还表现出对环境因素特定的检出识别能力及明显响应性,拓展了水凝胶材料在生物医用、仿生智能材料等领域的应用.本综述首先从环境响应型纤维素水凝胶材料的结构设计出发,以交联方式分类简要介绍了纤维素基水凝胶的合成方法,具体包括物理交联、化学交联和其他交联方式等.接着,从水凝胶功能性入手,重点介绍了以一种或多种化学信号、物理信号为刺激源响应的纤维素基水凝胶材料;并以药物载体、形状记忆材料和伤口敷料等方面研究成果为例,阐述了环境响应型纤维素基水凝胶的相关应用,以及其在智能软体机器人和环保生物传感器等领域的巨大应用潜力.     

甲基丙烯酰胺基明胶水凝胶研究进展

甲基丙烯酰胺基明胶(GelMA)水凝胶的制备及其在生物医学领域的应用是最近十几年的研究热点。GelMA水凝胶因其独特的光致交联特性,可以加工成不同形貌的水凝胶支架材料,同时,因其具有可控的力学性能、降解性能,以及优秀的生物相容性,已成为具有广泛应用前景的生物高分子聚合物材料。本文主要介绍了GelMA水凝胶在止血材料、创伤敷料、组织工程支架、药物控释、骨缺损修复等领域的研究进展。     

基于动态建构化学的自愈合水凝胶及其在生物医学领域的应用展望

自愈合水凝胶与传统水凝胶相比,经受力破坏后仍可恢复其结构和功能,具有自我修复损伤的特点,是近年来备受关注的一种智能软材料.动态建构化学概念的引入,极大地促进了多响应性动态自愈合水凝胶的发展.本文综述了近年来基于动态建构化学合成自愈合水凝胶的方法,包括多重氢键作用、疏水相互作用、亚胺键、酰腙键等,并分析探讨了影响凝胶自愈合性能的因素及其在生物医学领域的潜在应用,还对其未来的发展进行了展望.