冷冻/解冻制备的聚乙烯醇水凝胶的结构和流变性研究

研究了冷冻/解冻法制备的不同浓度(5wt%～25wt%)聚乙烯醇(PVA)水凝胶的结构和流变行为之间的关系.由XRD确定了凝胶中PVA的结晶度和晶粒尺寸.用应力流变仪研究了凝胶的流变行为,包括动态模量和蠕变等.在频率为1Hz和低应力的条件下,测量了凝胶的储能模量和损耗模量.在该试验条件下,PVA水凝胶的形变是完全可以回复的.低频率区和低应变区的储能模量随浓度增加而变大,但当浓度超过20wt%时,储能模量增加速率明显降低.由PVA水凝胶在1Hz时的储能模量和结晶度的数据,理论分析得到了形成PVA水凝胶的最低PVA浓度和最小结晶度.当PVA浓度低于15wt%时,储能模量主要由PVA的微晶控制,分子链间的氢键影响很小.通过低应变区储能模量的数值计算出了凝胶网孔尺寸的结构参数.同时对不同温度下PVA水凝胶的储能模量数据进行了标度分析.PVA水凝胶的蠕变行为显示,随浓度提高,凝胶的蠕变黏弹性由线性向非线性转变.     

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.     

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.     

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.     

PVA/PEG/Mg(OH)_2复合材料体系的非等温结晶行为

采用熔融共混法,以聚乙二醇(PEG)为增塑剂、Mg(OH)2为稳定剂制备了聚乙烯醇(PVA)/PEG/Mg(OH)2复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)考察了PVA/PEG/Mg(OH)2复合体系中PVA的非等温结晶行为。结果表明:在熔融过程中PEG与PVA大分子形成的分子间氢键,破坏了PVA分子内或分子间的氢键,改善了PVA的热塑性能,使研究其熔融结晶行为成为可能。     

盐浓度与海藻酸钠/磷虾蛋白复合体系性能的相关性

采用湿法纺丝技术制备了海藻酸钠/磷虾蛋白(SA/AKP)复合纤维, 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了SA/AKP复合体系的氢键相互作用, 用X射线衍射仪、 流变仪及SEM研究了盐(NaCl)浓度对复合体系的结晶、 流动性和形态结构的影响. 结果表明, SA/AKP复合体系中存在分子内和分子间氢键, 分子间氢键的强度随复合材料中盐浓度的增加而增强. 盐浓度的增加导致SA/AKP复合材料的结晶度增加, 流动黏度先降低后增加, 力学性能先增加后降低. SA/AKP纤维的SEM照片显示结晶的盐与纤维分离, 并且复合纤维表面沟槽结构逐渐减少, 表面更加致密光滑. AKP在SA/AKP复合体系中呈完全取向状态.     

自修复聚乙烯醇/细菌纤维素水凝胶电解质制备及应用

以聚乙烯醇(PVA)、细菌纤维素(BC)和硫酸为原料,采用物理交联的冻融循环法制备了聚乙烯醇/细菌纤维素复合水凝胶电解质;经过冻融循环后,聚乙烯醇和细菌纤维素形成了大量的分子间氢键,赋予复合水凝胶良好的自修复性能和力学性能.探讨了纤维素含量对水凝胶电解质力学性能和离子电导率的影响,结果表明,BC含量为0.6％时复合水凝...     

以3,5-二硝基苯甲酸和吡唑为配体的Ni(Ⅱ),Co(Ⅱ)配合物的合成与晶体结构

以3,5-二硝基苯甲酸(3,5-Hdnbc)和吡唑(pz)为配体与Co2+和Ni 2+反应,得到了2个新的配合物[Co(3,5-dnbc)2(pz)2(H2O)2](1)和[Ni(3,5-dnbc)2(pz)4](2).用元素分析、红外光谱对其进行了表征,并用单晶X-射线衍射测定了配合物的晶体结构;配合物1和2均为单核分子,配合物1通过分子内和分子间氢键形成三维网络超分子结构,而配合物2中只存在分子内氢键.     

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.     

交联聚(N-异丙基丙烯酰胺)/(海藻酸钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺))半互穿网络水凝胶的制备及其溶胀性能

将线性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)和海藻酸钠(SA)分子同时引入到PNIPAAm凝胶中,制备了交联聚(N-异丙基丙烯酰胺)/(海藻酸钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺))半互穿网络(Cr-PNIPAAm/(SA/PNIPAAm)semi-IPN)水凝胶。在弱碱性条件下(pH=7.4),改变SA与线性PNIPAAm的质量比对Cr-PNIPAAm/(SA/PNIPAAm)semi-IPN水凝胶的溶胀度没有太大的影响。在酸性条件下(pH=1.0),其溶胀度随着SA与线性PNIPAAm质量比的减小而增大。由于亲水性SA与线性PNIPAAm的协同作用,Cr-PNIPAAm/(SA/PNIPAAm)semi-IPN水凝胶的消溶胀速率得到很大提高。     

聚乙烯醇/明胶/纳米羟基磷灰石复合材料热塑加工性能研究

结合固相剪切碾磨技术(S3M),以胶原纤维(Col)在熔融挤出过程中原位降解成明胶(Gel),通过Gel与聚乙烯醇(PVA)分子间形成氢键复合增塑PVA,改善聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石(PVA/n-HA)复合材料的热塑加工性能.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、X射线衍射仪(XRD)和高压毛细管流变仪等研究了复合材料的结构与热塑加工性能.结果表明,通过S3M技术实现了n-HA在PVA基体中的均匀分散;FTIR表明Gel与PVA间形成了氢键作用和部分接枝反应;Gel和PVA分子间的氢键作用使PVA/Gel/n-HA复合材料的初始分解温度提高到287.6℃,改善了PVA的热稳定性,PVA的结晶度由纯PVA的58.2%降低到复合材料中的24.5%,使其熔点降低至130.5℃,拓宽了PVA/n-HA复合材料的加工范围,获得超过140 K的热塑加工窗口.Gel有效降低了PVA/nHA复合材料表观黏度,改善了PVA/n-HA复合材料的热塑加工性能.     

羧甲基壳聚糖/海藻酸钠半互穿网络水凝胶的制备及性能研究

以羧甲基壳聚糖(CMC)和海藻酸钠(SA)为原料,京尼平(GP)为交联剂,制备具有pH敏感性的CMC/SA半互穿网络(semi-IPN)水凝胶.利用特性黏数、红外光谱对CMC/SA水凝胶的半互穿网络结构及形成机理进行了分析与表征;对水凝胶的力学性能进行了测试;探讨了pH值及交联剂含量对水凝胶溶胀性能的影响.结果表明,京尼平交联的CMC/SA水凝胶具有半互穿网络结构.当w(CMC)∶w(SA)=5∶5时,CMC/SA水凝胶的断裂强度达到最大值(59 MPa),分别比纯的CMC(40 MPa)和SA(36 MPa)提高了47.5%和63.9%;当SA含量为60%时,CMC/SA水凝胶的断裂伸长率达到最大值(13.0%).当pH3.0时,溶胀率随pH值的增大而减小,pH=3.0时,溶胀率最小(186%);当pH3.0时,溶胀率随pH值的增大而增大,pH=9.0时,溶胀率最大(886%).京尼平交联的CMC/SA半互穿网络水凝胶具有明显的pH敏感性、溶胀可逆性及对pH的快速响应性.     

聚乙二醇/甲基丙烯酸β羟乙酯水凝胶的合成及其表征

以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,采用自由基聚合法合成了聚乙二醇(PEG)/甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)水凝胶.应用傅立叶转换红外光谱(FT-IR)研究了水凝胶分子间的相互作用,结果表明PEG和HEMA间存在较强的分子闻氢键.     

化学交联聚乙烯醇(PVA)水凝胶的合成、表征及溶胀特性

用环氧氯丙烷作交联剂,制备了一种聚乙烯醇(PVA)水凝胶.用FTIR和GPC方法对其结构作了表征.在干凝胶中逐步加水使其溶胀,通过差示扫描量热(DSC)方法测量溶胀水凝胶中不同状态水的含量变化来研究凝胶的溶胀特性.结果表明,当水进入干凝胶网络后首先与网络链上的亲水基团通过氢键的结合形成非冻结水,非冻结水与干凝胶的比值为0.20.非冻结水饱和之后,额外再加入的水渗入网络空间,同步形成冻结水与自由水两种状态直至达到平衡溶胀为止.     

多孔PVA水凝胶的组成、形貌及泊松比等力学性能研究

制备了不同含量的纯聚乙烯醇(PVA)水凝胶和不同表面活性剂含量的多孔PVA水凝胶,采用数字散斑测量其泊松比,并使用电镜和显微镜观察其微观结构,探讨了纯PVA水凝胶与多孔PVA水凝胶组成、微观结构、泊松比、压缩模量和体积模量的变化及相互关系.研究发现,采用表面活性剂成孔,反复冷冻成型制备的闭孔结构水凝胶,其泊松比随应力应变增加而减小;随PVA含量增加而泊松比值减小;随表面活性剂含量增加,孔径变大,泊松比值减小.PVA水凝胶泊松比值与压缩模量和体积模量的比值成正比.     

确定分子量的聚丙烯酸-β-羟乙酯的合成及其水溶液中水氢键缺损的拉曼光谱学研究

水溶性高分子经化学交联可得水凝胶 ,水凝胶也可由水溶性高分子经物理交联如部分结晶微区 ,疏水相互作用及缠绕交联得到 .线型水溶性高分子在水中以高浓度溶解时 ,高分子链之间相互搭迭缠绕也能形成物理“交联” .Ｋｉｔａｎｏ[1～ 4 ] 等研究了聚环氧乙烷、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺和聚乙烯基吡咯烷酮等亲水性高分子水溶液中水分子间的氢键缺损情况 ,在重量浓度相同的情况下 ,随着分子量的增大 ,水分子间的氢键缺损加剧 .他们认为分子量大 ,高分子之间的缠绕就比较严重 ,在水溶液中就会形成许多小的微区 ,水分子在这些小微区中形成分子间氢键…     

基于主客体作用的多重刺激响应型超分子水凝胶的制备及性能

利用单-6-脱氧-6-氨基-β-环糊精(β-CDNH2)与双二茂铁亚甲基丁二胺季铵盐(FBI)之间的主-客体作用制备了一种性能特异的超分子水凝胶, 该水凝胶具有显著的热可逆性和pH刺激响应性, (NH4)2Ce(NO3)6的引入导致凝胶液化, 体系的颜色也由淡黄色转变为墨绿色. 扫描电镜结果表明, 在凝胶中胶凝剂β-CDNH2和FBI结合组成以带状纤维为特征的三维网络结构. 1H NMR, FTIR, XRD以及循环伏安等表征结果表明, FBI与β-CDNH2间的主客体包结作用和β-CDNH2分子间的氢键作用是凝胶形成并能稳定存在的主要原因.     

聚乙烯醇纤维金属配合物的合成和表征

以聚乙烯醇纤维(PVA)为配体原料,分别与FeCl3、NiCl2、CuCl2和Pb(Ac)2反应,制备了宏观上仍保持原纤维形态的PVA Fe(Ⅲ)、PVA Ni(Ⅱ)、PVA Cu(Ⅱ)、PVA Pb(Ⅱ)纤维配合物(用PVA M表示).用红外光谱仪分别对PVA和4种配合物在4000～400cm-1范围进行傅立叶变换红外光谱测量,对各PVA M的FTIR主要吸收峰做了经验归属,并与PVA的相应吸收峰做对比分析,结果表明,与金属离子形成配合物后,PVA分子中O—H氢键缔合状态被破坏,向高波数位移了65～86cm-1,PVA中的羟基氧与金属离子发生配位作用.PVA Fe(Ⅲ)的XPS显示,PVA中O1s只出现532.5eV单峰,而PVA Fe(Ⅲ)中O1s分裂为531.4eV和532.3eV两个峰,且Fe2p只有一个峰710.9eV,比FeCl3的结合能值711.2eV下降,说明OH氧与Fe3+形成配位键.     

温敏性PNIPAAm水凝胶对布洛芬的控制释放

采用自由基聚合法在水溶液中制备了温敏水凝胶聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm),以非水溶性药物布洛芬(IBU)为模型药物分子,研究了该水凝胶的温敏性能及与药物IBU的相互作用,考察了不同温度下(25 ℃和37 ℃)IBU在磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH=7.4)中的释放行为.研究结果表明:该水凝胶的最低临界溶解温度(L...     

海藻酸钠和聚N-异丙基丙烯酰胺半互穿网络水凝胶的溶胀动力学研究

以海藻酸钠 (SA)和N 异丙基丙烯酰胺 (NIPAM)为原料 ,制备出具有温度敏感性的半互穿网络水凝胶 (SA PNIPAMsemi IPN) .主要研究了海藻酸钠用量、水介质温度及pH值对该凝胶溶胀速率的影响 .结果表明 ,在PNIPAM最低临界溶解温度 (LCST)以下 ,该凝胶的溶胀速率随着凝胶网络中SA组分的增加而增大 ,且溶胀速率取决于高分子链的松弛速率 ;pH对凝胶溶胀速率的影响与温度有关 ,温度对溶胀速率的影响与pH有关 .