近红外光响应氧化石墨烯/微凝胶复合智能水凝胶

设计合成了一种包含氧化石墨烯(GO)片层、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶球体和PNIPAM链段的复合结构水凝胶。通过控制聚合时间得到负载双键且粒径不同的PNIPAM微凝胶,将其作为交联点与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)聚合,GO作为纳米填料掺入水凝胶体系,GO片层上的含氧基团与NIPAM上的胺基产生氢键物理交联。此方法制备的复合水凝胶同时具有温度敏感和近红外光敏感特性,通过改变GO浓度、微凝胶的合成时间、NIPAM浓度等条件,水凝胶的光敏感性和温度敏感性得到提升。相比于传统PNIPAM水凝胶,此种复合水凝胶能够对光响应,实现非接触式控制形变,且响应速率快、响应程度高,可应用于光控开关等领域。     

近红外光响应氧化石墨烯/微凝胶复合智能水凝胶

设计合成了一种包含氧化石墨烯（GO）片层、聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）微凝胶球体和PNIPAM链段的复合结构水凝胶。通过控制聚合时间得到负载双键且粒径不同的PNIPAM微凝胶,将其作为交联点与N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）聚合,GO作为纳米填料掺入水凝胶体系,GO片层上的含氧基团与NIPAM上的胺基产生氢键物理交联。此方法制备的复合水凝胶同时具有温度敏感和近红外光敏感特性,通过改变GO浓度、微凝胶的合成时间、NIPAM浓度等条件,水凝胶的光敏感性和温度敏感性得到提升。相比于传统PNIPAM水凝胶,此种复合水凝胶能够对光响应,实现非接触式控制形变,且响应速率快、响应程度高,可应用于光控开关等领域。     

葡萄糖响应GO/微凝胶复合水凝胶的制备及性能

为了实现胰岛素对糖尿病患者血糖浓度智能调控,提出以3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)、N,N'-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酰胺(AAm)为单体,70℃下经乳液聚合制备Poly(AAPBA-DMAA-co-AAm)微凝胶。以微凝胶为交联点,氧化石墨烯(GO)为改进剂,制备了GO/微凝胶复合水凝胶。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR),X射线衍谢仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对水凝胶的组成、表面形貌进行表征,粒径分析表明微凝胶的粒径分布均匀、分散性良好。通过称重法对水凝胶的葡萄糖响应性进行测试,结果表明在p H为7.3条件下,水凝胶的响应速率随着葡萄糖浓度的增加而增大。当葡萄糖浓度为40 mmol×L~(-1),GO/微凝胶复合水凝胶对葡萄糖最大响应溶胀度为18%,响应时间为30 min,载药水凝胶的体外释放结果表明,10 h胰岛素累计释放率可达到52.59%,GO/微凝胶复合水凝胶对胰岛素具有缓释控释作用。     

聚丙烯酰胺/碳量子点/氧化石墨烯复合水凝胶制备及其性能分析

目前相比于只用一种物理交联剂,同时用两种物理交联剂提高复合水凝胶力学性能的研究少有报道。为了研究同时以碳量子点（CQDs）和氧化石墨烯（GO）作为多官能度物理交联剂对复合水凝胶力学性能的影响,本文首先分别用低温水热法和改进的Hummer法制备了50mg/mL 的CQDs水分散液和5mg/mL的GO水分散液。通过原位自由基聚合的方法,改变CQDs和GO用量,制备了一系列聚丙烯酰胺（PAM）类纳米复合水凝胶（PAM/CQDs/GO）。利用X射线衍射仪、拉力机和流变仪对所得的水凝胶进行表征和测试。得出当用1mL的CQDs水分散液和4mL的GO水分散液制备的PAM/CQDs/GO复合水凝胶力学综合性能最好,其断裂伸长率为3916.86%,拉伸强度为165.3kPa,杨氏模量为33.36kPa。结果表明：适量的CQDs和GO都能提高PAM/CQDs/GO复合水凝胶的多种力学性能,其中GO更有利于增大纳米复合水凝胶的拉伸强度、杨氏模量和耗散能,而CQDs更有利于增大断裂伸长率。与GO相反,CQDs的加入能提高纳米复合水凝胶的黏性、降低其刚性和再次被拉伸时的杨氏模量。通过对CQDs和GO的用量进行调节,可以制备出力学性能不同的纳米复合水凝胶,以满足不同领域的需要,拓宽水凝胶的应用范围。     

聚丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶制备及对亚甲基蓝吸附

以丙烯酸(AA)为原料,二丙烯酸酯(Pul DA)分散的氧化石墨烯(GO)纳米胶粒(GO-Pul DA)为增强剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,通过自由基共聚合制备了一系列结构均一的聚丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶(PAA/GO-Pul DA)。考察了BIS质量浓度、GO质量浓度以及溶液pH值对复合水凝胶力学性能、吸水性和亚甲基蓝(MB)吸附量的影响。结果表明,当GO质量浓度从0.1 g/L增加至1.0 g/L时,复合水凝胶拉伸强度从5.0 k Pa增加至10.4 k Pa,断裂伸长率高于100%,当GO的质量浓度为0.3 g/L时,复合水凝胶的断裂伸长率最高为151%;复合水凝胶表现出pH敏感的高吸湿性,pH从3.0增加至6.8时,平衡溶胀比(SRe)变化可达386 g/g,pH=6.8时最大SRe高达490 g/g。当溶液pH值从3.0增加至11.0时,PAA/GO-Pul D对MB的平衡吸附量(qe)可增加1 400~1 500 mg/g,pH=11.0时最大的qe高达1 789 mg/g。复合水凝胶对MB的吸附行为符合准一级动力学模型。5次吸附-解吸附循环后,相对于首次吸附,PAA/GO-Pul D对MB的吸附能力仍保持高达60%,解吸附效率高于90%。     

纳米硅/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能研究

通过光催化方法制备了纳米硅(F-SiNPs),再以丙烯酰胺(AM)为单体、过硫酸铵为引发剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用原位聚合法在纳米硅水溶液中制备了F-SiNPs/聚丙烯酰胺(F-SiNPs/PAM)复合水凝胶,并采用激光粒度分析仪(DLS)、场发射透射电子显微镜(FE-TEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、紫外荧光光谱(UV-PL)等手段对复合水凝胶的结构与性能进行表征。结果表明,成功地制备了F-SiNPs/PAM复合水凝胶,且F-SiNPs/PAM复合水凝胶同时具有荧光特性与pH敏感性。     

PNIPAM/锂藻土/GO近红外光响应水凝胶的制备及其应用初探

以锂藻土(L)为交联剂、氧化石墨烯(GO)为光热转换试剂,通过N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)原位聚合,制备了近红外光(NIR)响应(L-PNIPAM/GO)水凝胶.考察了锂藻土含量对L-PNIPAM水凝胶的断裂伸长率和拉伸强度的影响,并考察了GO含量对L-PNIPAM/GO水凝胶相关性能的影响.对所制备的水凝胶体积相转变温度(VPTT)及NIR响应性进行了表征,并对L-PNIPAM/GO水凝胶在光控流体开关及光控脱附方面的应用进行了初步探索.结果表明,当锂藻土和GO含量分别为NIPAM质量的12.0％和0.21％时,制备的L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶具有较高的拉伸强度和良好的韧性,拉伸强度为123.98 kPa,断裂伸长率可达1181％,L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶的VPTT为36℃;NIR照射下,L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶能在300 s内从20.3℃升温至48.5℃,具有温敏性和光热效应,展示了用于光控流体开关及光控脱附的潜力.     

温度及pH敏感共聚/粘土纳米复合水凝胶的合成与性能研究

以无机粘土为交联剂制备了具有温度、pH双重敏感性的聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸-β-羟乙酯）/粘土纳米复合水凝胶（P（NIPA-co-HEMA）/clay）,并用红外和X衍射对其结构和形态进行了表征。在弱碱性（pH=7.4）和25℃条件下,分别研究了温度和不同pH缓冲溶液对该凝胶溶胀度的影响,测定了纳米复合水凝胶的力学性能。结果表明：水凝胶的粘土已被剥离成单片层,且均匀分散在凝胶网络中,起交联作用;P（NIPA-co-HEMA）/clay具有良好的温度、pH双重敏感特性;凝胶的断裂伸长率〉1000%。     

PNIPAM/锂藻土/氧化石墨烯近红外光响应水凝胶的制备及其应用初探

以锂藻土（Laponite）为交联剂、氧化石墨烯（GO）为光热转换试剂，通过N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）原位聚合，制备近红外光（NIR）响应水凝胶（Laponite-PNIPAM/GO）。首先考察Laponite的含量对Laponite-PNIPAM水凝胶的断裂伸长率和断裂强度的影响，并考察GO含量对Laponite-PNIPAM/GO水凝胶相关性能的影响，来确定Laponite和GO的合适含量。随后对所制备的水凝胶体积相转变温度（VPTT）及NIR响应性进行表征，并对Laponite-PNIPAM/GO水凝胶在光控流体开关及光控脱附方面的应用进行了初步探索。结果表明：Laponite-PNIPAM/GO水凝胶具有较高强度和良好的韧性, 断裂伸长率可达1100%以上，Laponite-PNIPAM/GO水凝胶的VPTT在36 ℃左右；NIR照射下，Laponite-PNIPAM/GO水凝胶能在3分钟内从20.3 ℃升温至48.5 ℃；由于Laponite-PNIPAM/GO水凝胶具有温敏性和光热效应，其具有作为光控流体开关及光控脱附的潜力。     

聚N-异丙基丙烯酰胺类凝胶及其温敏性和酸敏性的研究

以N-异丙基丙烯酰胺为基础制成四种凝胶:①N-异丙基丙烯酰胺均聚凝胶;②N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酰胺共聚凝胶;③N-异丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酸钠共聚凝胶;④N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酰胺共聚,经水解生成的凝胶。探讨了引发剂、促进剂和交联剂及单体总浓度对凝胶化时间或凝胶的溶胀性能的影响,以及凝胶的温敏与酸敏相变条件。设计了温敏凝胶萃取过程,并对牛血清蛋白、碱性蛋白酶以及某种人体激素溶液进行浓缩实验。结果表明其具有良好的实用前景。     

GO/GA-g-PAMPS复合水凝胶的制备及其对阳离子染料的吸附性能

以自制氧化石墨烯(GO)、阿拉伯胶(GA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,采用一步水热法制备了GO/GA-g-PAMPS复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶结构进行了表征。考察了水凝胶对阳离子染料亚甲基蓝(MB)和结晶紫(CV)的吸附性能。结果显示:在GO质量浓度为0.3 g/L、凝胶用量为0.05 g、溶液pH为7、温度为50℃、染料初始质量浓度为200 mg/L时,凝胶对MB和CV的吸附量和吸附率分别为395.68、381.70mg/g和98%、96%。经5次循环后,凝胶对MB和CV的吸附率仍能达到82.6%和81.2%。吸附等温线和动力学研究表明,凝胶对MB吸附更符合Freundlich模型,对CV的吸附更符合Langmuir模型,准二级动力学模型能更好地描述两种阳离子染料的吸附过程。热力学研究表明,水凝胶对两种染料吸附是自发、吸热和混乱度增加的过程。     

PAM/SA/CNFs复合水凝胶的制备与性能研究

通过溶液交联聚合法制备了聚丙烯酰胺(PAM)/海藻酸钠(SA)/纤维素纳米纤维(CNFs)半互穿网络结构复合水凝胶。研究了不同添加量的CNFs对SA/PAM/CNFs复合水凝胶的溶胀性能和力学性能的影响;并测定了该复合水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附性能。结果表明:当CNFs添加量为0.1ω/%时,复合水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附效果最好,且平衡溶胀度最大为9.47,复合水凝胶压缩应力达到114.64 kPa。     

N-琥珀酰壳聚糖/氧化硫酸软骨素水凝胶的制备

采用N-琥珀酰壳聚糖(NCS)与氧化硫酸软骨素(OCS)进行复合,制备NCS/OCS复合水凝胶.考察了OCS与NCS不同质量比对复合水凝胶的凝胶化时间、压缩强度、平衡溶胀以及体外降解等物理化学性能的影响.结果表明:当m(NCS):m(OCS)为7:3时复合水凝胶能满足临床要求,此时复合水凝胶在37 ℃条件下的凝胶时间约为16 min,压缩强度为(5.82±0.5) kPa,30d后,复合水凝胶的剩余质量分数约为40％.通过氧化硫酸软骨素与N-琥珀酰壳聚糖进行复合,可注射水凝胶的凝胶强度和降解性能得到明显改善,该材料有望在软骨组织工程支架方面得到应用.     

羧甲基壳聚糖/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶的制备及吸附重金属离子

以N-异丙基丙烯酰胺和羧甲基壳聚糖(CMCS)为原料成功制备了羧甲基壳聚糖/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶,通过扫描电镜(SEM)﹑测溶胀比对凝胶性能进行了表征。考察了羧甲基壳聚糖对于凝胶内部微观结构的影响及其对Fe3+吸附性能的变化。发现随着CMCS用量的增加,凝胶内部结构的孔状网络结构更为明显,水凝胶对Fe3+离子吸附能力增强。     

PAA/PEG复合水凝胶膜的制备及其性能

以丙烯酸(AA)为单体、聚乙二醇(PEG)为大分子模板、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂,通过自由基溶液聚合法原位聚合制备了聚丙烯酸(PAA)/PEG复合水凝胶膜,研究了PEG用量对复合水凝胶成膜性、热稳定性、溶胀性能和力学性能的影响。结果表明:成功制备了PAA/PEG复合水凝胶膜;适量PEG的引入有利于复合水凝胶成膜;PAA/PEG复合水凝胶膜的热稳定性良好;PEG的引入对水凝胶膜的吸水溶胀性能不利;适量PEG有利于提高凝胶的力学性能,复合水凝胶膜软而韧;PEG与AA质量比为0.4的PAA/PEG复合水凝胶的拉伸强度和断裂标称应变最大,分别为1.58 MPa,414%。     

腐植酸钠/聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的合成及脱色性能研究

探讨了使用低廉而有效的色素吸附剂来吸附亚甲基蓝而减少环境污染。以过硫酸铵为引发剂、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、N-异丙基丙烯酰胺单体和腐植酸钠为原料,用溶液聚合交联法合成了温敏腐植酸钠/聚N-异丙基丙烯酰胺(SH/PNIPA)系列水凝胶。用红外光谱分析仪     

基于互穿网络技术构筑的氧化海藻酸钠/纤维素纳米晶/聚丙烯酰胺-明胶复合水凝胶与性能

为了提高海藻酸盐水凝胶的生物应用性,采用互穿网络技术、纤维素纳米晶(CNCs)补强和明胶表面覆积相结合的方法构建了氧化海藻酸盐/纤维素纳米晶/聚丙烯酰胺-明胶 (OSA/CNCs/PAM-GT) 复合水凝胶。通过FT-IR、TGA、 XRD、溶胀性和降解性实验以及细胞相容性测试考察了CNCs含量对OSA/CNCs/PAM-GT复合水凝胶结构和性能的影响。实验结果表明,CNCs能够与基体中的聚合物产生相互作用力。并且随着CNCs含量的增加,OSA/CNCs/PAM-GT 复合水凝胶的孔隙率下降,力学性能提高。而且它们的溶胀性和生物降解性虽然受CNCs含量增加而呈现下降的趋势,但是幅度较小,说明CNCs能够在一定程度上调控复合水凝胶的物化性能。同时,OSA/CNCs/PAM-GT 复合水凝胶展现出较好的细胞粘附、增殖和分化性能。当CNCs的含量在0.5%时,细胞增殖的效果最佳,而CNCs的含量为1.5%时,细胞分化效果最显著。因此,将CNCs掺杂到OSA/PAM互穿网络基体中能够有效地调控其生物性能,使其适用于生物医学领域。     

UV固化氧化石墨烯/PUA复合功能涂料的研制及性能

以多异氰酸酯、不同种类多元醇(1或2)、氧化石墨烯(GO)、二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为原料,采用原位聚合法制备了一系列不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯/水性丙烯酸聚氨酯(GO-WPUA)预聚体。然后以预聚体、丙烯酸正丁酯-三缩丙二醇双丙烯酸酯(BA-TPGDA)为稀释剂、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(DAROCUR 1173)为光引发剂,制得紫外(UV)固化氧化石墨烯/丙烯酸聚氨酯(GO-PUA)复合功能涂料,研究了乳液的物理性能和膜的力学性能、耐溶剂性等。     

BC/PNIPAM温敏水凝胶的制备及其性能研究

通过自由基聚合使N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在细菌纤维素(BC)膜的纳米纤维网络内部聚合,获得一种新颖的具有温度响应特性的双网络BC/PNIPAM复合水凝胶膜材料。该复合水凝胶在20℃(TLCST)两种不同温度下具有不同的透明状态。透光率实验进一步证实,与细菌纤维素稳定的透光率相比,BC/PNIPAM的透光率随着温度变化有较大差异。SEM观察证实复合水凝胶内部的孔隙在低温20℃及高温60℃下具有明显差异。以BC为对照组,通过对不同单体浓度合成的复合膜的小鼠成纤维细胞培养,证明该复合膜对细胞没有毒性,膜上细胞的生长情况与BC的类似。该结果表明BC/PNIPAM复合材料作为具温敏特性的水凝胶材料在生物医学领域具有较大的应用潜力。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合气凝胶的制备及对甲基橙吸附性能研究

以氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(CS)为原料,采用一步水热法制备了氧化石墨烯/壳聚糖复合气凝胶(GO/CS)。分别研究了制备方法和原料比例对其吸附甲基橙(MO)的影响。结果表明:水热法制得的气凝胶为三维网状结构,且水热法制备的氧化石墨烯/壳聚糖复合气凝胶(GO/CS)较溶胶-凝胶法具有更好的吸附性能,当GO与CS的质量比为10:1时,复合气凝胶对甲基橙去除率最高。