不同盐溶液对杂化双交联聚丙烯酸水凝胶力学性能的调控EI北大核心CSCD

采用"一锅法"制备了杂化双交联聚丙烯酸水凝胶,再通过分别浸泡氯化铝、氯化钙、氯化钠形成聚丙烯酸-铝(PAAc-Al^(3+))、聚丙烯酸-钙(PAAc-Ca^(2+))、聚丙烯酸-钠(PAAc-Na+)杂化双交联水凝胶,同时对PAAc-Na+凝胶的自愈合性能进行研究。结果表明,随着金属离子价态及同等价态离子浓度的增加,凝胶的力学强度逐渐增加,PAAc-Al^(3+)的拉伸强度达到3.47 MPa,比PAAc-Ca^(2+)拉伸强度(2.63 MPa)、PAAc-Na+拉伸强度(1.79 MPa)大,但是断裂伸长率为PAAc-Na+的最优,达到1320.9%。同时对凝胶含水量进行测试可知,随着离子价态及同等价态离子浓度的增加,凝胶的含水量与体积逐渐减小,特别的是Na+调控的凝胶含水量与体积是先增加后减小。被宏观破坏的凝胶断面可自愈合,通过Na+调控后可拉伸至初始样条的0.3倍,拉伸强度约为初始样条的40%。     

离子双交联海藻酸钠/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)高强度水凝胶的研究

利用海藻酸盐分子和共聚物链上丰富的羧基与多价金属离子的高配位能力,采用"一步法"离子双交联制备了高强度、高韧性的海藻酸钠/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)-Fe~(3+)(S/P-Fe~(3+))双网络水凝胶。对浸泡多种金属离子(Na~+、Ca~(2+)、Cu~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+))溶液得到的金属离子双交联水凝胶的力学性能展开研究,结果表明,随着金属离子价态的升高,水凝胶的力学强度逐渐增大,其中铁离子的增强效果最好。通过优化SA含量、AAc与AAm的比例以及Fe~(3+)浓度,获得最佳配比的S/P-Fe~(3+)(SA 2%(质量分数,下同),AAc 5%(摩尔分数,下同)和Fe~(3+)0.06 mol/L)高强度水凝胶,其力学性能优越(拉伸强度3.24 MPa,断裂伸长率1 228%),同时该离子双交联高强度水凝胶还具有高的含水量(76%)。此外,S/P-Fe~(3+)水凝胶的交联强度受环境影响,通过p H值变化可调节其力学性能,使其具备形状记忆性。     

杂化交联PAAm/SA双网络水凝胶在多价态离子溶液中的润滑行为

水凝胶因含水量高及生物相容性好,是一种理想的人工软骨替代材料。通过构建杂化交联双网络,水凝胶的力学性能显著提高,但有关其摩擦机理却较少报道。制备了聚丙烯酰胺/海藻酸钠(PAAm/SA)水凝胶,并分别测定了Na~+、Ca~(2+)及Fe~(3+)3种不同价态离子对其弹性模量、含水率、摩擦行为的影响。研究表明,Fe~(3+)溶液中,PAAm/SA的弹性模量为126kPa,是初始模量的14倍。PAAm/SA水凝胶摩擦应力在整个速率范围内较PAAm最大有一个数量级降低。随离子价数的增大,SA和PAAm/SA水凝胶摩擦应力均呈现增大趋势。当浸泡溶液由Ca~(2+)变为Fe~(3+)时,PAAm/SA水凝胶的摩擦行为由混合润滑变为边界润滑。另外,PAAm/SA水凝胶在Fe~(3+)中的摩擦应力对压应力的敏感性随速率增大呈现减小趋势。     

高强度超拉伸全物理交联双网络水凝胶的制备与性能

以锂藻土(Laponite)与聚丙烯酰胺(PAM)间的氢键交联作用网络形成第1网络、以三价铁离子(Fe~(3+))与海藻酸钠(Alginate)间的离子交联作用形成第2网络,制备了锂藻土-聚丙烯酰胺/Fe~(3+)-海藻酸钠(Laponite-PAM/Fe~(3+)-Alginate)全物理交联双网络水凝胶。通过扫描电镜表征了Laponite-PAM/Fe~(3+)-Alginate双网络水凝胶的微观结构,探究了Fe~(3+)浓度和锂藻土含量对Laponite-PAM/Fe~(3+)-Alginate双网络水凝胶力学性能的影响,并通过拉伸-回复测试表征了水凝胶的回复性能和抗疲劳性能。结果表明,Laponite-PAM/Fe~(3+)-Alginate全物理交联双网络水凝胶内部具有致密的三维网络结构,其断裂强度可达2.4 MPa,断裂伸长率可达2600%,韧性可达44.8 MJ/m~3,具有优异的力学性能、良好的回复性能及抗疲劳性能。     

纳滤法去除模拟放射性废水中Sr~(2+)的研究

采用XN45聚酰胺复合纳滤膜处理含锶(Sr2+)的模拟放射性废水.考察了初始离子浓度、溶液pH、离子强度和投加络合剂等情况下对Sr2+截留率的影响.结果表明,Sr2+截留率随着初始离子浓度和离子强度的增加而有所降低;pH升高时,截留率在一定pH范围内先降低后升高,在等电点(pH 5)附近达到最小值;在分别以聚丙烯酸和乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)作为络合剂的情况下,Sr2+的截留率均得到了提高,其中在[PAA]/[Sr](质量浓度比,下同)=5,pH7或[EDTA-2Na]/[Sr]=4,pH=9的情况下,Sr2+截留率均达到98%以上.     

一步法制备高强度自修复聚丙烯酸/聚烯丙基胺聚电解质水凝胶及其性能研究

通过一步法自由基聚合制备得到了聚丙烯酸/聚烯丙基胺(PAAc/PAH)水凝胶,并使用拉伸试验机和流变仪对凝胶的力学性质进行表征和研究。研究结果显示:聚丙烯酸的羧酸根和聚烯丙基胺的铵根能形成多重离子键,通过可逆离子键在水凝胶拉伸过程中断裂耗散能量,使得凝胶具有良好的力学强度和韧性,同时又具有快速恢复的性质。凝胶网络中加入抗衡离子(Na~+、Cl~-)可以有效破坏聚电解质之间的静电相互作用,但是通过透析除去抗衡离子之后凝胶又能回复到初始的力学性质,因此利用盐溶液调控的方式可以有效修复断裂的水凝胶,自修复后的水凝胶仍能保持较高的力学强度和韧性。     

纤维素基离子凝胶聚合物电解质的制备与性能

通过原位交联木浆纤维素/1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐溶液制备了纤维素基离子凝胶聚合物电解质,并采用扫描电子显微镜(SEM)、流变、力学拉伸及交流阻抗等测试,研究了纤维素基离子凝胶的形貌﹑力学性能和电化学性能。SEM结果表明,所得交联型离子凝胶具有纳米多孔网状结构。流变结果表明高温下离子凝胶具有很好的弹性,200℃时的弹性模量为1.7×105 Pa。电学性能测试结果表明室温下离子凝胶具有很高电导率,达到6.3×10-3 S/cm,且电导率随温度的升高而增大。力学性能测试结果显示离子凝胶具有良好的力学强度,其拉伸强度达9.6 MPa。     

季铵化壳聚糖/聚苯乙烯半互穿水凝胶的制备及溶胀动力学

利用高季铵化取代度的季铵化壳聚糖(QCS)和苯乙烯单体为原料,借助原位乳液聚合、交联的手段制备具有半互穿网络结构的高分子凝胶。该凝胶具有较高的力学强度和较快的溶胀速度,溶胀过程满足Schott’s二级溶胀动力学方程。随凝胶中聚苯乙烯(PS)含量增加,凝胶的拉伸强度增强,断裂伸长率降低,热稳定性增强,含水量下降,吸水溶胀速度加快。当PS质量分数为21%时,干凝胶的拉伸强度为20 MPa,吸水溶胀过程在3 min内达到平衡。扫描电镜结果表明,凝胶结构中没有明显的相分离现象。同时,热稳定性测定结果表明,该凝胶具有良好的热稳定性能,最低分解温度高于150℃。     

壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶对Cu~(2+)的吸附性能研究

采用乳化交联法,以戊二醛为交联剂,制备壳聚糖(CTS)/海藻酸钠(SA)复合凝胶,研究其对铜离子(Cu~(2+))的吸附性能,并采用FT-IR对其结构进行表征。进一步研究了复合凝胶对Cu~(2+)的等温吸附平衡曲线及动力学吸附行为。结果表明:CTS/SA复合凝胶对Cu~(2+)的吸附率最高可达99.06%,吸附过程遵循Freundlich等温吸附模型,吸附过程动力学符合拟二级动力学方程。复合凝胶可再生使用,再生5次后,吸附率仍高于95%。     

F/Cl比对卤磷酸钙固溶体Bi离子掺杂位点及价态的调控（英文）

本工作研究了卤素离子含量对卤磷酸钙固溶体中Bi离子的价态和发光性能的影响。荧光分析表明,卤素磷酸钙中的Bi~(2+)/Bi~(3+)可以通过其F-/Cl-组分变化实现有效调控;当卤素离子全部为Cl-离子时,晶体中Bi~(2+)全部消失。上述现象的主要原因在于,当卤素离子为F或者Cl时,晶体中与其邻近的Ca(2)位点可以被分裂为Ca(2)a或Ca(2)b两种不同的格位,而Ca(2)a位点则有利于实现Bi~(3+)的自还原。上述研究结果可以为Bi离子在晶体中的价态调控提供指导。     

无纺布支撑微交联PMMA基凝胶聚合物电解质的制备与性能研究

以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA))和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)作交联剂,制备了PP无纺布支撑微交联PMMA基凝胶聚合物电解质。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、电化学工作站和万能试验机对其表观形貌、热稳定性、室温离子电导率和拉伸强度进行了表征及测试。结果表明,PEG600DA和PEG200DA能有效提高体系的室温离子电导率,均从2.2 m S/cm提高到3.0 m S/cm左右;PEG400DA和PEG600DA能显著提高体系的拉伸强度,用量为0.3%和0.2%时,拉伸强度分别为11.8 MPa和12.4MPa,与对照相比分别提高39.1%和45.3%。     

表面Ca2+交联对蒙脱石/聚丙烯酸(钠)吸水保水复合材料性能的影响

采用水溶液聚合法制备了蒙脱石/聚丙烯酸(钠)吸水保水复合材料,并用CaCl2溶液对其进行表面交联处理.本文研究了表面交联剂CaCl2溶液的浓度和表面交联时间对复合材料吸水、保水性能以及凝胶强度的影响.实验结果表明,Ca2+表面交联处理提高了复合材料的保水能力和凝胶强度,同时也使其吸水能力略有下降.     

金属离子对聚丙烯酸钾-丙烯酰胺共聚型SAP交替吸水吸盐特征的影响

采用丙烯酸与丙烯酰胺单体共聚法制备高吸水树脂(SAP)是提高吸水树脂性能的有效途径之一。选取两种聚丙烯酸钾-丙烯酰胺共聚型高吸水树脂,系统研究了四种金属离子对其交替吸水吸盐特征的影响。结果表明,金属离子对SAP有较强的抑制作用,四种金属阳离子对两种SAP吸水倍率及最大吸水能力的影响顺序为去离子水相似文献   

全物理交联三重互穿网络水凝胶的制备与性能

为提升水凝胶的综合力学力学性能,设计并研究了一种全物理交联三重互穿网络水凝胶。以自由基乳液聚合法,获得疏水缔合交联的聚丙烯酰胺网络,水凝胶一步成型,依次通过冷冻-融化循环、浸没FeCl_3溶液分别形成微晶交联的聚乙烯醇网络及离子交联的海藻酸钠网络。获得P(AM-SMA)/PVA/SA三重互穿网络(HMITN)水凝胶。通过傅里叶变换红外对水凝胶结构进行了表征;通过电子万能试验机对水凝胶的力学性能进行了研究。结果表明,HMITN水凝胶具有良好的强度、韧性、抗疲劳及自恢复性能,强度0.45 MPa,断裂能2.48 MJ/m~3,在200%应变下进行5次循环拉伸后仍然保持20.3%的韧性,室温下自恢复260 min后,韧性可恢复66.7%。     

聚丙烯酸/聚乳酸复合多孔pH响应水凝胶的制备及性能

利用电纺制备直径为(2.69±0.63)μm,孔径大小为150 nm×120 nm聚乳酸(PLLA)纳米孔超细纤维。以丙烯酸(AA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,通过自由基聚合制备聚丙烯酸(PAA)水凝胶。将PLLA纳米孔超细纤维浸泡在上述体系中,通过原位聚合制备PAA/PLLA复合水凝胶,并研究m(AA)∶m(PLLA)对复合水凝胶形貌的影响。致孔剂聚乙二醇(PEG)加入,明显提高纤维孔隙率。与PAA水凝胶相比,PAA/PLLA复合水凝胶pH响应时间大大缩短,且拉伸强度由1.9 MPa增加到5.2 MPa,弹性模量从90.4 MPa增加到108.2 MPa。     

多价金属离子增强琼脂-聚丙烯酸复合双网络水凝胶及其自修复性能

使水凝胶同时具备高强度和自修复性能,采用"一锅法"制备了多价金属离子Ca~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+)增强琼脂(Agar)-聚丙烯酸(PAAc)复合双网络水凝胶Ca~(2+)/Agar-PAA、Al~(3+)/Agar-PAA和Fe~(3+)/Agar-PAAc双网络水凝胶。研究不同多价金属离子对Agar-PAAc双网络水凝胶的增强作用及Fe~(3+)/Agar-PAAc的自修复自愈合性能。结果表明,Fe~(3+)/Agar-PAAc的拉伸强度(320.7kPa)和断裂伸长率(1 130%)分别为Ca~(2+)/Agar-PAAc的12倍和9倍,Fe~(3+)/Agar-PAAc的断裂伸长率与Al~(3+)/Agar-PAAc相当,但拉伸强度为Al~(3+)/Agar-PAAc的5倍。对样品实施定应变拉伸使内部发生破坏,被破坏的Fe~(3+)/Agar-PAAc在Fe~(3+)溶液中浸泡30 min,修复率达到100%。被破坏的Fe~(3+)/Agar-PAAc在50℃环境中处理15min,修复率达到100%。切断的Fe~(3+)/Agar-PAAc凝胶断面被固定在一起,在密封环境中放置48小时,试样断面可自愈合,且可拉伸至约8倍初始长度。Fe~(3+)/AgarPAAc双网络水凝胶具有优异力学性能和自修复性能,不施加温度、化学物质等外界刺激,实现两重网络均具有自修复性能的效果。     

不同网格尺寸的聚乙烯醇水凝胶膜的制备及离子渗透性能

聚乙烯醇(PVA)水凝胶膜由于交联网络结构而具有运输特性,通过网格尺寸来调控离子在其中的渗透扩散行为对其选择渗透功能具有重要意义。本文以戊二醛为交联剂制备了具有不同网格尺寸的PVA水凝胶膜,研究了离子在水凝胶膜中的渗透性能。通过红外光谱、X射线衍射和扫描电镜表征了PVA水凝胶膜的微观结构,计算其凝胶含量、溶胀度和网格尺寸等参数,并将这些参数与离子在PVA水凝胶膜中的渗透扩散性相关联。结果表明,随着交联剂浓度的增加,PVA水凝胶膜的交联程度增加,网格尺寸随之下降,结晶度和溶胀性也明显下降。同时,当网格尺寸从15.07 nm调控到了3.76 nm时,K~+, Na~+, Ca~(2+)和Mg~(2+)的渗透系数也从19.5×10~(-7) cm~2/s,18.0×10~(-7) cm~2/s,12.2×10~(-7) cm~2/s,10.9×10~(-7) cm~2/s分别降到3.44×10~(-7) cm~2/s,2.84×10~(-7) cm~2/s,2.22×10~(-7) cm~2/s,1.76×10~(-7) cm~2/s,实现了对离子在PVA水凝胶膜中的渗透扩散行为的调控。     

掺杂锗酸铋晶体(Bi_4Ge_3O_(12))的电子顺磁共振

用电子顺磁共振方法对 Fe、Cr 和 Mn 杂质在 Bi_4Ge_3O_(12)晶体中的位置和价态进行了研究。测试并分析了和 Fe~(3+)和 Cr~(3+)离子的 EPR 谱线位置随磁场方向的变化,确定了 Fe~(3+)和 Cr~(3+)主要进入氧四面体占据 Ge位。测试并分析了 Mn~(4+)和Mn~(2+)掺杂样品各向异性的 EPR 谱线,也测试了处于晶体粉末态及玻璃态的 Mn 掺杂样品的谱线,认为 Mn~(2+)离子进入氧八面体占据 Bi 位。紫外线辐照后 Mn 离子 EPR 信号降低表明辐照导致 Mn 离子价态改变。     

黄原胶/聚乙烯醇互穿网络水凝胶的电刺激响应行为

以戊二醛为交联剂,制备了黄原胶/聚乙烯醇(XG/PVA)互穿聚合物网络水凝胶,并研究了其吸水率、力学性能和电刺激响应行为。结果表明,在NaCl溶液中,该水凝胶的平衡溶胀比随NaCl溶液离子强度增大而减小,随pH值的增大而增大,当pH≥7时基本保持不变;经离子强度为0.01 mol/L NaCl溶液充分溶胀的XG/PVA互穿聚合物网络水凝胶其弹性模量为0.9844 MPa,拉伸强度为1.5691 MPa,断裂伸长率为1.60;在非接触的直流电场作用下,于NaCl溶液中,该水凝胶发生弯曲,凝胶的弯曲速度和弯曲偏转程度随外加电场的增加而增大;NaCl溶液离子强度对凝胶弯曲行为产生影响,当溶液离子强度I≤0.05时,凝胶向电场负极弯曲,当溶液离子强度I≥0.05时凝胶向电场正极弯曲;在循环电场作用下,其弯曲响应行为具有良好的可逆性。     

黄原胶/聚乙烯醇互穿网络水凝胶的电刺激响应行为EI北大核心CSCD

以戊二醛为交联剂,制备了黄原胶/聚乙烯醇(XG/PVA)互穿聚合物网络水凝胶,并研究了其吸水率、力学性能和电刺激响应行为。结果表明,在NaCl溶液中,该水凝胶的平衡溶胀比随NaCl溶液离子强度增大而减小,随pH值的增大而增大,当pH≥7时基本保持不变;经离子强度为0.01 mol/L NaCl溶液充分溶胀的XG/PVA互穿聚合物网络水凝胶其弹性模量为0.9844 MPa,拉伸强度为1.5691 MPa,断裂伸长率为1.60;在非接触的直流电场作用下,于NaCl溶液中,该水凝胶发生弯曲,凝胶的弯曲速度和弯曲偏转程度随外加电场的增加而增大;NaCl溶液离子强度对凝胶弯曲行为产生影响,当溶液离子强度I≤0.05时,凝胶向电场负极弯曲,当溶液离子强度I≥0.05时凝胶向电场正极弯曲;在循环电场作用下,其弯曲响应行为具有良好的可逆性。