物理交联聚乙烯醇/羟基末端聚酰胺-胺树型高分子水凝胶的制备与性质研究

聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性的生物相容性好并可降解的合成高分子,PVA通过化学或物理方法交联可以形成水凝胶,PVA与聚丙烯酸(PAA)、聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)及壳聚糖形成互穿网络型水凝胶,改善凝胶的性质,另一方面,树型高分子是一     

分子动力学方法研究聚甲基乙烯基醚／水体系中氢键和准氢键的结构与分布

用分子动力学方法模拟室温下不同浓度的聚甲基乙烯基醚／水体系的微观溶剂化结构．得到的径向分布函数和氢键给体和受体距离分布表明,聚合物与水形成的氢键比水之间形成的氢键短约0．005nm．准氢键C—H…O的数目是范德华作用对的7．2％．我们发现,在各浓度下,水分子并不能均匀地分布在聚合物结构单元上,即使在很稀的溶液（3．3％,质量分数）中,仍然有10％左右的醚氧没有和水分子形成氢键．这说明在溶液中,不但高分子链间有紧密的接触,而且高分子链内的链段间也有紧密的接触,导致链上的一些醚氧不能和水分子有效地接触而形成氢键．准氢键随浓度的变化和氢键的变化趋势类似,但形成准氢键的结构单元数目与形成氢键的结构单元数目比值在0．2附近．文献上用动态DSC测量低分子量聚甲基乙烯基醚（PVME）水溶液的相转变焓发现,在浓度为30％左右有一转折,与本模拟所得出的在浓度为27％左右氢键和准氢键比例的转折相关,这给相转变焓的转折点提供了分子尺度的微观解释．另外,浓度小于54％的溶液中存在“自由水”,在86％的浓溶液中每个结构单元大约与1．56个水分子缔合．     

医用高分子水凝胶的设计与合成

作为一类重要的医用功能材料,高分子水凝胶可望在药物控释、软骨支架构建、活性细胞封装等方面获得广泛应用。综述了基于化学交联和物理交联的有关水凝胶的设计与合成方法,重点介绍了通过自由基共聚反应、结构互补基团间化学反应形成的化学交联水凝胶以及通过荷电相反离子问相互作用、两亲性嵌段或接枝共聚物疏水缔合、结晶与氢键相互作用形成的物理交联水凝胶。     

聚乙烯醇和丙烯酸-β-羟乙酯水凝胶的摩擦学特性

合成水凝胶是由水溶性单体聚合得到的轻度交联的高分子柔顺链网络 .高分子交联网络与水之间的相互作用决定着水凝胶的物理化学性质[1,2 ] .水凝胶常应用于生物医学材料和生物传感器等方面 .如接触眼镜的材料就常用甲基丙烯酸 -β-羟乙酯和聚乙烯醇 (PVA)为主要成分的水凝胶 ,所以对其摩擦性质的研究会丰富对生物医用材料的认识 .关于水凝胶的摩擦性质的研究 ,除 Osada等[3] 研究了聚乙烯醇及一些天然水凝胶在几牛顿到几十牛顿的负载下的摩擦行为外 ,尚少报道 .PVA水凝胶的结晶度对其性能影响甚大 ,但他们没有涉及结晶度与 PVA水凝胶的摩…     

聚电解质基的韧性双网络水凝胶纤维

在聚电解质网络中引入氢键作用或共价键作用,分别形成物理-物理交联双网络和物理-化学交联双网络水凝胶纤维,纤维表面经水分蒸发形成类蜘蛛丝样的核-壳纤维结构。这种聚电解质基的水凝胶纤维展现了114.5MPa的高断裂强度、41.73MJ/m~3的高韧性、90%的高阻尼以及湿度响应的超收缩行为。     

交联聚乙烯醇膜材料中水的状态及其分离特性

以DCS分析了不同交联度的马来酸交联PVA模材料中结晶结合水的凝固点,及其交联度大小对高分子链与水分子间氢键强弱的影响,研究了不同交联度的PVA／PAN复合膜对乙醇一水的渗透汽化分离性能影响。结果表明,结晶结合水的凝固点越低,水分子与高分子链间的氢键作用越强;PVA／PAN复合膜的渗透通量随PVA交联度的增大而降低,分离系数则随交联度的增大而提高。     

利用聚乙烯醇结晶辅助制备多重交联的高强度聚丙烯酰胺水凝胶

在表面带有C=C双键的乙烯基杂化二氧化硅纳米颗粒(vinyl hybrid silica nanoparticle,VSNP)上接枝丙烯酰胺(AM),所得到的纳米刷状凝胶因子通过聚丙烯酰胺(PAM)间的氢键形成物理交联点,则多官能化的VSNP可作为拟共价交联点构筑双重交联的单一网络纳米复合物理水凝胶(nanocomposite physical hydrogel,NCP gel),表现出较高的强度和超拉伸性.为了进一步提高凝胶的强度和韧性,将少量PVA和PAM/VSNP纳米刷混合制成凝胶,通过冷冻-融化处理,使与PAM分子链相互缠绕并形成氢键作用的PVA结晶,形成新的交联点进一步交联PAM NCP gel,得到多交联的PAM NCP gel体系.通过拉曼光谱和示差扫描量热分析,证明凝胶中的PVA通过氢键既可以与PAM相互作用,又形成微晶为新交联点,大大增强了NCP gel的力学性能,与PAM NCP gel相比,凝胶的拉伸强度和断裂能分别从313 k Pa和1.41×104 J/m~2提高到了557k Pa和4.65×104 J/m~2.     

不同结晶度聚乙烯醇水凝胶中水氢键缺损的拉曼光谱学研究

聚乙烯醇 (ＰＶＡ)是一种水溶性高分子 ,它在一定条件下可以部分结晶形成水凝胶 ,其结晶度必然影响其机械性能及水在水凝胶中的状态 .部分结晶交联所得的ＰＶＡ水凝胶 ,由于无毒、机械性能好常用来作为生物医用材料 ,如接触眼镜、人工关节润滑软骨等[1,2 ] .水凝胶是轻度交联的高分子网络 ,其内含有大量的水 ,高分子交联网络与水之间的相互作用决定着水凝胶的物理性质和化学性质[3 ,4 ] .一般认为 ,水凝胶中的水以三种状态存在 ,即键合水 (Ｂｏｕｎｄｗａｔｅｒ)、自由水 (Ｆｒｅｅｗａｔｅｒ)和间隙水 (Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｗａｔｅｒ…     

部分水解的预交联凝胶型聚丙烯酰胺的水化层结构

部分水解的预交联凝胶型聚丙烯酰胺在水溶液中的吸水溶胀能对油藏高渗透区域产生有效封堵,有利于提高驱油效率.分子模拟结果表明,凝胶颗粒的溶胀主要归因于侧链亲水基团在水溶液中的水化作用,这些带负电的亲水基团中心原子通过氢键和静电作用在其周围极化出一层排列规整、有序而紧密的水化层,并将水分子束缚其中;同时水化层内的水分子之间依赖氢键网络促进水化层的稳定.本文从微观结构、动力学和氢键等方面比较了各亲水基团中心原子的水化能力,发现—COO-官能团具有较强的束缚水分子的能力,对水化层的稳定有重要影响.     

仿生多尺度功能水凝胶的设计与制备:从二维界面到三维网络

水凝胶是以大量水为分散介质的三维高分子网络.高分子网络和水分子之间的氢键将水束缚在网络内部,从而使体系丧失流动性并转变成一种准固态物质.水凝胶能够在多种外界刺激下改变形状和体积,因此在软体机器人、柔性电子器件和传感器等领域具有广泛的应用前景,也引起了科研人员的关注.在生物软组织中,多尺度结构(如表面微/纳米结构,有序三维网状结构)的存在对于生物材料的自清洁、耐冻、环境适应性和优异的机械性能等功能至关重要.受生物水凝胶结构与功能特性的启发,研究人员开发了一系列对各种机械和环境条件具有高度适应性的仿生多尺度水凝胶.本文将从水凝胶的二维界面和三维网络的设计2个方面总结和讨论近年来仿生多尺度水凝胶的研究成果.二维界面设计包括表面化学/物理修饰、表面微/纳米结构构筑,能够调节水凝胶的表面浸润性和黏附性,拓展水凝胶在生物医学、海洋防污等领域的应用;三维网络设计,如引入非共价交联作用、设计有序网络结构、复合异质网络等,能够赋予水凝胶自修复性能、各向异性、高强度、形状记忆性能及抗冻性等优异的特性,拓展了水凝胶在可穿戴设备、软体机器人等领域以及复杂环境中的应用.最后我们对仿生水凝胶网络的设计、异质网络的分散以及无损表征等方面未来的发展以及该领域所存在的挑战作出展望.     

以双甲基丙烯酸乙二醇酯类为交联剂的丙烯酸β-羟乙酯类水凝胶中水的拉曼光谱学研究

水凝胶是轻度交联的高分子网络 ,其内含有大量的水 ,高分子交联网络与水之间的相互作用决定着水凝胶的物理化学性质[1 ,2 ] .Ｇｒｅｅｎ等[3] 在研究激光下水在 2 50 0～40 0 0ｃｍ- 1 范围内的拉曼平行谱带和垂直谱带时发现 ,水在此波数范围内的拉曼光谱低波数分量是高度偏振化的 ,即低波数分量只有平行分量 ,而没有垂直分量 .由此提出了下式所表示的聚集谱带 (Ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅｂａｎｄ)Ｉｃ(ω)的概念 :Ｉｃ(ω) =Ｉ∥ (ω) -ａＩ⊥ (ω)其中ａ为利用从 350 0ｃｍ- 1 到 3750ｃｍ- 1 的高频区数据使得Ｉ′∥(ω) -ａＩ′⊥(ω)的平方…     

规整链球型含C_(60)聚(丙烯酸β-羟乙酯)的合成及其在水中的自组装

Ｃ60 由于其独特的物理化学性质 ,在生命科学中引起了人们的广泛兴趣 .例如 :水溶性Ｃ60 的羧酸衍生物 ,羟基取代Ｃ60 ,Ｃ60 的氨基酸水溶性衍生的合成已有报道[1～ 3] ,并被用来研究Ｃ60 的生物化学及医学活性 .Ｔｏｋｕｙａｍａ[4 ] 等合成了酶功能化Ｃ60及与核酸连接的Ｃ60 ,研究并证明了它的细胞毒性及Ｇ 选择ＤＮＡ切割能力等生化活性 .Ｆｒｉｅｄｍａｎ[5]等合成了水溶性Ｃ60 的羧酸衍生物 ,研究了它对ＨＩＶ 1艾滋病毒的抑制作用 ,此外 ,关于不同Ｃ60含量的Ｃ60 蛋白质衍生物的合成及性质的研究也有报道[6] .Ｃ60 是一个直径为 0 71…     

硫酸铵水溶液中丙烯酰胺与正离子单体的分散共聚研究

以硫酸铵(AS)水溶液为介质,进行丙烯酰胺(AM)与正离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)分散共聚合,制备出水溶性聚合物分散体.研究了盐浓度、分散稳定剂浓度及其分子量、单体浓度等对反应体系及分散体粒径的影响.结果表明,随着分散稳定剂的用量从6%增加到14%,分散体的平均粒径先下降,后又随之上升.分散稳定剂分子量越大,所得分散体的平均粒径越小.硫酸铵和单体的浓度对平均粒径和粒子形态等影响显著,只有在较小的范围内才能制备出粒径较均一的正离子型水溶性聚合物分散体;硫酸铵浓度越大,生成聚合物分子量越低.     

十二烷基硫酸钠对聚乙烯醇亚浓水溶液流变行为的影响

表面活性剂会影响聚乙烯醇(PVA)分子间及分子内氢键形成,进而改变其水溶液的流变响应.本文在确定十二烷基硫酸钠(SDS)在PVA亚浓水溶液中的临界聚集浓度(CAC)和临界胶束浓度(CMCP)基础上,考察了SDS对PVA亚浓溶液(10 wt%)流变行为的影响.研究发现,不同浓度SDScsur对PVA水溶液稳态流变行为的影响差异较大:(1)当csur CMCP,随着csur增加,胶束起物理交联点作用,ηa增大,复合溶液的动态储能模量亦显著增大.加入SDS后,PVA体系内结合水的数目降低,但当csur> CMC后,结合水的数目几乎不变,黏流活化能也表现出相近的变化规律.与稀溶液相比,SDS对PVA亚浓溶液的降黏幅度较大.     

等离子体引发丙烯酰胺水溶液聚合

用两种等离子体引发丙烯酰胺水溶液聚合的方法 ,制备了线性超高分子量聚丙烯酰胺 .研究了放电时间、放电功率、单体的初始浓度及溶液的pH值等对聚合产物的影响     

甲基丙烯酸甲酯的原子转移自由基悬浮聚合

以 1 苯基氯乙烷为引发剂 ,氯化亚铜为催化剂 ,2 ,2 联吡啶为配体 ,外加搅拌 ,氮气保护下进行了甲基丙烯酸甲酯 (MMA)在 80℃下的原子转移悬浮聚合 .结果表明 ,聚合反应符合对单体浓度为一级的动力学关系 .经计算聚合体系的增长自由基浓度为 5 .74× 10 - 8mol L .聚合物分子量随转化率呈线性增加 ,分子量分布较窄 ,Mw Mn 在 1.37～ 1.40之间 .还以AIBN为引发剂 ,在三氯化铁和三苯基膦存在下进行了MMA的反向原子转移本体和悬浮聚合研究 .结果证明本体聚合具有好的可控特征 ,分子量随转化率呈线性增长 ,分子量分布指数在 1.2 7～ 1.31之间 .聚合反应速率较快 ,聚合体系中的增长自由基浓度较高 ,为 1.6 4× 10 - 7mol L .而在此催化体系下的悬浮聚合则完全失去了活性特征     

球形聚丙烯粒子固相接枝苯乙烯的研究

用负载型高效球形催化剂催化丙烯本体聚合获得了孔隙率较高的球形聚丙烯 (PP)粒子 .研究了苯乙烯在这种球形多孔PP粒子中的接枝聚合反应 ,考察了各种聚合条件对接枝率及接枝效率的影响 ,并用FTIR、DSC、GPC、粘度测定及偏光显微镜 (PLM)等方法表征了接枝聚合产物的结构和形态 .研究表明 ,球形PP粒子固相接枝苯乙烯不仅可达较高接枝率 (最高达 2 4 % )和接枝效率 (最高达 5 6 7% ) ,PS相区尺寸小、分布均匀 ,而且产物为形态规则的球形颗粒 ,有利于防止聚合物结块和粘壁 .但PP接枝PS后分子量有所下降 ,表明PP接枝PS的同时伴随着轻微的降解     

Hydrolytic degradation of bio-based polyesters: Effect of pH and time

A hydrolytic degradation study of two bio-based polyesters, poly(trimethylene malonate) (PTM) and poly(trimethylene itaconate) (PTI) with bimodal molecular weight distribution, was performed in aqueous solutions adjusted to pH values from ∼5.5 to 11. Final weight loss varied from 20 to 37 wt% for PTM and from 7 to 21 wt% for PTI as a function of degradation time and initial solution pH. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was used to monitor ester bond concentration of these bioplastics, and the molecular weights and polydispersity index were obtained by gel-permeation chromatography (GPC). Solutions with lower initial pH values resulted in lower molecular weights for both PTM and PTI after one week of degradation. Degradation especially affected the amorphous region, leading to an increase in crystallinity of PTI samples.     

壳聚糖丝心蛋白包药微球的结构和释放性能研究

近年,高分子微球的研究与开发十分引人注目.将药物包裹于微球中,经主动和被动控制,进入预定靶器官或组织后缓慢释放出,不仅可降低其毒副作用,还可提高其生物活性利用度,壳聚糖(ＣＳ)可作牛血清白蛋白等药物缓释微球的载体[1～3].丝心蛋白(ＦＢ)含18种氨基酸,具有多孔性和良好的渗透性[4],也是一种理想的生物材料.壳聚糖和丝心蛋白共混可交联成半互穿聚合物网络(ＳｅｍｉＩＰＮ)结构.具有智能水凝胶的性能[5].本实验室已用纤维素铜氨液分别与干酪素、海藻酸钠及魔芋共混制得共混膜,两种分子间存在由次价键力引起的很强的相互作用,使其力学性…