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。     

聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合水凝胶的制备及其性能研究

本文以聚乙烯醇(PVA)、纳米羟基磷灰石(n-HA)和丝素蛋白(SF)为原料,采用物理共混法、反复冷冻解冻法和NaCl粒子制孔法制得了具有三维结构的PVA/n-HA/SF多孔复合水凝胶,以作为人工角膜支架材料。测试了这种多孔复合材料的含水率、拉伸强度和断裂伸长率,并对其进行了红外谱图、X射线衍射光谱、热重及电子扫描显微镜分析。结果表明,丝素蛋白的添加量增加时,多孔复合水凝胶的含水率相应提高,含水率稳定在75～82%之间;其拉伸强度在0.43～1.00MPa之间,断裂伸长率在183.76～237.53%之间,可以达到人体正常状态下眼压要求,其中复合水凝胶的最佳配比为:PVA:SF:n-HA=10:5:1。;IR和XRD分析表明复合水凝胶在物理交联过程中,各种成分均匀复合,无化学键变化;扫描电镜显示该水凝胶材料具有均匀的三维多孔结构。     

黏土基纳米复合水凝胶

介绍了一种以黏土为交联剂的新型纳米复合水凝胶, 重点阐述了水凝胶的结构特点, 制备方法及其特有的力学性能, 自修复性能, 透明度和溶胀性。     

聚N-异丙基丙烯酰胺/纳米SiO2复合水凝胶的合成及溶胀性能

通过纳米SiO2的表面功能化,在其表面引入乙烯基功能基团,在H2O／THF的混合溶剂中,超声分散后,交联剂N,N′-亚甲基双丙烯酰胺存在时,于25℃下使其与N-异丙基丙烯酰胺共聚,制得聚N-异丙基丙烯酰胺,纳米SiO2复合水凝胶,并用FT-IR和SEM对产物进行了表征,研究了凝胶的溶胀动力学,消溶胀动力学和温度敏感性,实验结果表明,纳米SiO2的引入,改善了聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶在低温时的溶胀性能和在高温时对水的释放性能,并讨论了引起这些性能改变的原因。     

聚N-异丙基丙烯酰胺/纳米SiO_2复合水凝胶的合成及溶胀性能

通过纳米SiO2的表面功能化,在其表面引入乙烯基功能基团,在H2OTHF的混合溶剂中,超声分散后,交联剂N,N′亚甲基双丙烯酰胺存在时,于25℃下使其与N异丙基丙烯酰胺共聚,制得聚N异丙基丙烯酰胺纳米SiO2复合水凝胶,并用FTIR和SEM对产物进行了表征.研究了凝胶的溶胀动力学,消溶胀动力学和温度敏感性.实验结果表明,纳米SiO2的引入,改善了聚N异丙基丙烯酰胺水凝胶在低温时的溶胀性能和在高温时对水的释放性能,并讨论了引起这些性能改变的原因.     

无机纳米复合水凝胶*

近年来,纳米材料由于具有诸多奇特效应而备受关注。将无机纳米粒子与高分子水凝胶复合,可以很大程度地改善传统水凝胶的使用性能,因而成为近年来水凝胶研究领域的热点课题之一。纳米材料的形貌多姿多彩,相同材质不同形貌的纳米材料对复合材料性能有着不同的作用。本文从不同形貌（层状、管状及球状等）的无机纳米材料对复合水凝胶性能影响出发,以无机纳米粒子的形貌分类,综述了当前无机纳米复合水凝胶的研究进展。     

微凝胶增强两性复合水凝胶的制备与性能

将核壳微凝胶包埋在两性基质中,制备了复合水凝胶(CAH)。 研究发现,利用微凝胶与聚合物链之间的物理缠结作用,可以使复合凝胶具有致密的网络结构,力学性能显著提高;复合凝胶对pH和离子强度敏感,呈现出典型的两性聚电解质凝胶的溶胀行为。 同时微凝胶的存在和特殊的复合结构,可赋予CAH两性凝胶基质所不具有的响应性,并实现在高温下快速响应。     

聚丙烯酰胺纳米复合水凝胶研究进展

传统化学交联的聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶由于力学性能较弱,其应用范围受到很大限制。与之相比,采用纳米复合技术制备的PAM纳米复合(NC)水凝胶,不仅大幅提高了力学性能,而且在溶胀率等方面也有明显的提高。本文结合该领域近年来的研究进展,将PAM NC水凝胶分为纯物理交联和化学物理交联相结合两类,重点讨论了NC水凝胶在力学性能方面的研究结果,对溶胀率等其它方面的性能也进行了综合论述。     

肝素钠/聚乙烯醇复合水凝胶的制备与性能

通过循环冷冻-解冻法,制成了肝素钠/聚乙烯醇(HS/PVA)复合水凝胶材料。 探讨了不同质量分数肝素钠对复合水凝胶材料的可见光透过率、含水率、亲水性、力学性能以及肝素钠释放量的影响。 结果表明,复合水凝胶的可见光透过率为92%以上,溶胀平衡的含水率为72%~78%,亲水性较纯PVA水凝胶有所提升,拉伸强度和断裂伸长率都稍有下降。 细胞粘附实验结果表明,适量的肝素钠的释放可以达到减少细胞粘附的效果。 这种HS/PVA复合水凝胶材料有望用作人工角膜中心区材料。     

纳米金复合水凝胶的制备及其应用研究进展

纳米金具有较高的表面能,极易发生团聚,导致其性能降低,而具有多孔性以及结构可调节性等性质的水凝胶在负载和稳定纳米金方面具有重要的实际意义.纳米金复合水凝胶兼具了纳米金和水凝胶各自的优良物理化学性能,能够满足越来越多样化的应用需求,是目前研究中极具潜力的发展方向之一.本文首先介绍了几种典型纳米金如金纳米粒子、金纳米棒、金...     

丝素蛋白-聚氨酯复合水凝胶的制备及性能研究

以聚乙二醇(PEG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料制备聚氨酯预聚体(PU),与丝素蛋白水溶液(SF)交联制得丝素蛋白-聚氨酯(SF-PU)复合水凝胶.分别利用ATR、SEM对水凝胶组成、结构及微观形貌进行表征;DSC、吸水溶胀测试探讨了丝素蛋白与聚氨酯的质量比(SF/PU)以及聚氨酯中不同软段质量比(PEG/PPG)对SF-PU水凝胶热性能、溶胀性能的影响.结果表明,SF-PU水凝胶具有多孔结构;样品中不同的SF/PU、PEG/PPG均对材料的玻璃化转变温度、结晶度及溶胀性能产生影响,且当水凝胶组分为SF/PU=1/25、PEG/PPG=2/1时,平衡溶胀比(ESR)可达到440%;水凝胶在溶胀初始阶段符合菲克扩散模型,整个溶胀过程遵循溶胀动力学2级方程.     

化学-物理法制备聚乙烯醇/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合水凝胶及其性能

采用化学-物理交联法制备了聚乙烯醇/壳聚糖/纳米羟基磷灰石(PVA/CS/n-HA)复合水凝胶材料。通过对比其含水率、拉伸强度、红外光谱和TG谱图,探讨了PVA含量及戊二醛加入量对材料性能的影响。结果表明,m(PVA)∶m(CS+n-HA)=5∶1,戊二醛质量分数为2%时,复合水凝胶材料具有较好的综合性能:含水率为82.0%、拉伸强度为2.14 MPa、断裂伸长率为343.26%;同步热分析表明,25~140℃,仅存在水分的蒸发,直至360℃材料才发生分解,说明材料的热稳定性良好;红外分析表明,CS与戊二醛发生了交联反应。     

化学-物理法制备聚乙烯醇/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合水凝胶及其性能

采用化学 物理交联法制备了聚乙烯醇/壳聚糖/纳米羟基磷灰石（PVA/CS/n-HA）复合水凝胶材料。 通过对比其含水率、拉伸强度、红外光谱和TG谱图,探讨了PVA含量及戊二醛加入量对材料性能的影响。 结果表明,m(PVA)∶m（CS+n-HA）=5∶1,戊二醛质量分数为2%时,复合水凝胶材料具有较好的综合性能：含水率为82.0%、拉伸强度为2.14 MPa、断裂伸长率为343.26%;同步热分析表明,25~140 ℃,仅存在水分的蒸发,直至360 ℃材料才发生分解,说明材料的热稳定性良好;红外分析表明,CS与戊二醛发生了交联反应。     

聚乙烯吡咯烷酮/黏土纳米复合水凝胶的制备及表征

通过原位聚合法, 以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和黏土为原料制备了生物相容性有机-无机纳米复合水凝胶, 通过黏度、透明度、XRD及力学性能等研究了水凝胶体系的性质和微观结构. 结果显示, 单体NVP通过氢键作用吸附于黏土粒子周围, 从而有效阻止黏土颗粒的凝胶化; 通过对聚合过程透明度的变化、凝胶吸水性能以及拉伸力学性能分析发现, 其反应机理与丙烯酰胺类体系不同. 黏土颗粒间网链较短, 导致吸水率和断裂伸长率明显低于聚丙烯酰胺/黏土体系, 但模量和拉伸及压缩强度明显增加; XRD结果显示, 干凝胶中黏土颗粒呈有序排列, 随着黏土含量增加, 黏土粒子间距变小, 而在含水复合凝胶中, 黏土颗粒以剥离态均匀分散; 对于凝胶表面的细胞形态观察初步检验了此类纳米复合凝胶的细胞相容性, 未观察到显著不良影响.     

环氧树脂复合水分散乳液的制备及其性能研究

通过溶液聚合法制备了丙烯酸单体改性的高相对分子量的环氧树脂复合水分散乳液.利用傅立叶变换红外光谱仪测试了改性聚合物的结构,用ZETA电位分析仪测定了水分散液的粒径及其分布,用透射电子显微镜观察了乳液粒子形态.实验结果表明,改性树脂在水等极性溶剂中有较好的溶解性;随着改性树脂中羧基中和程度的加大,水分散液粒径减小,并成为形状规则的单分散乳液.作者同时进行了改性树脂稀释行为的研究.     

P(VF-NIPAAm-AM)多重响应型复合水凝胶的制备及其性能研究

本文以乙烯基二茂铁(VF)、氮异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)及丙烯酰胺(AM)为原料,采用自由基聚合法制备了p(VF-NIPAAm-AM)复合水凝胶,利用扫描电子显微镜及红外光谱仪对其表面形貌和结构进行了表征,并研究了其在不同温度、p H及氧化还原介质中溶胀收缩性能及其透明度的变化。结果表明,所制备的凝胶具有蜂窝状孔洞结构,比表面积大,有利于其他分子的吸附,而且表现出良好的温度、p H以及氧化还原多重敏感性。     

有机-无机纳米复合水凝胶*

本文综述了近年来有机-无机纳米复合水凝胶领域的研究进展。针对无机成分的不同种类及复合形式,本文将目前已见报道的有机-无机纳米复合水凝胶划分为三类,分别为层状硅酸盐纳米插层复合水凝胶、粘土交联纳米复合水凝胶和二氧化硅纳米杂化复合水凝胶。阐述了三类纳米复合水凝胶的发展趋势,特别就它们的合成方法进行了详细归纳与总结。在此基础上,介绍了纳米无机成分对复合水凝胶的性能增强机理,并就三者之间的增强差异进行了说明。     

层状纳米纤维素膜/PVA复合水凝胶的制备与力学性能研究

采用叠层复合与物理相分离的方法制备了层状纳米细菌纤维素(BC)膜/聚乙烯醇( PVA)复合水凝胶.研究了聚乙烯醇的质量百分数、BC膜的复合层数以及制备条件对复合水凝胶力学性能的影响;通过扫描电镜( SEM)观察比较了复合水凝胶中BC膜层与PVA界面结合情况.结果表明,复合水凝胶的力学性能与PVA的质量百分数和BC膜含水...     

粉煤灰复合聚丙烯酸钠凝胶的制备及其溶胀性能

粉煤灰(CFA)存在的情况下,采用自由基溶液聚合法,以过硫酸钾(KPS)为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(NNMBA)为交联剂,制备了粉煤灰复合聚丙烯酸钠凝胶(CFAPAANa)。 以丙烯酸单体质量为基准,当交联剂用量为0.08%,引发剂用量为0.4%,粉煤灰用量为3%,丙烯酸中和度为70%,聚合温度为70 ℃时,所合成的粉煤灰复合聚丙烯酸钠凝胶在蒸馏水和生理盐水中平衡溶胀比最高,分别为1556(g/g)和168(g/g)。 考察了复合凝胶在不同介质溶液中的溶胀动力学,保水性能以及在土壤中的降解行为。 溶胀动力学研究表明,蒸馏水中溶胀初期复合凝胶聚合物链段的扩散运动能够调控凝胶溶胀的快慢及程度,而生理盐水中水分子的平移和对流运动在凝胶的溶胀过程中起着关键性作用。 保水和降解实验结果表明,25 ℃时,50 h凝胶保水率为64%,土壤中50 d时降解率达60%。 相比于聚丙烯酸钠凝胶,粉煤灰复合凝胶保水率提高了8%。