基于苯硼酸微凝胶复合水凝胶的制备及性能

以3-氨基苯硼酸(AAPBA)为葡萄糖敏感基元,N,N′-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酰胺(AAm)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,70℃下乳液聚合制备微凝胶。以微凝胶为反应基质作为交联点,添加相应单体,制备复合水凝胶P(AAPBA-DMAA-co-AAm)/P(AAPBA-DMAA-co-AAm)。通过FTIR、SEM和TGA分别对复合水凝胶的化学结构、表面结构和热稳定性能进行表征。通过称量法测试复合水凝胶对葡萄糖的响应性,得出添加微凝胶提高了水凝胶的响应速率,平衡时间在50 min左右。多次的重复实验说明微凝胶的添加提高了水凝胶的机械强度,复合水凝胶的重现性良好。复合水凝胶对葡萄糖响应性能优异,为凝胶用于药物释放体系奠定了基础。     

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。     

N-异丙基丙烯酰胺/甲基丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸(MAA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,在氧化石墨烯(GO)水溶液中进行自由基原位聚合,制备了聚N-异丙基丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸/氧化石墨烯(PNIPAM/PMAA/GO)复合水凝胶,研究了GO的含量变化对复合水凝胶性能的影响。结果表明,GO的加入能明显提高水凝胶的力学性能,复合水凝胶的平衡溶胀比随着GO含量的增加而降低,并且也具有优异的pH敏感性。     

快速响应葡萄糖敏感微凝胶的制备及性能

以3-氨基苯硼酸(AAPBA),N,N'-二甲基丙烯酰胺(DMAA),丙烯酰胺(AAm)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,70℃下经乳液聚合制备了P(AAPBA-DMAA-co-AAm)微凝胶。采用FTIR,SEM和TG对微凝胶的化学结构、表面形貌和热稳定性进行了表征,粒径测试得出微凝胶的粒径分布均匀、分散性良好。通过称量法和吸光度法对微凝胶的葡萄糖响应性进行了测试。模拟人体环境进行响应实验,表明微凝胶的响应速率随着葡萄糖浓度的增加而增大,约10 min达到平衡,且具有良好的响应重现性。微凝胶对葡萄糖的快速响应为微凝胶用于药物释放体系奠定了基础。     

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。     

温敏多孔纳米复合水凝胶的制备及性能研究

试验以钠基膨润土,丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺为主要原料,以聚乙二醇为致孔剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用插层聚合法和接枝共聚致孔法制备了温敏多孔纳米复合水凝胶。研究了复合水凝胶的失水率性能和对污染水体中Cr(Ⅵ)的去除效果。结果表明,制备的纳米复合水凝胶具备温度响应性,随着温度的升高,水凝胶的失水率可达43. 03%。复合水凝胶随着投加量的增加,对Cr(Ⅵ)去除率越高。水凝胶投加量为5. 5 g时,最好吸附量可达81. 3%。     

葡萄糖响应型丙烯基氧化石墨烯微凝胶Pickering乳液的制备及性能

提出以具有葡萄糖敏感的GOM/Poly(AAPBA-DMAA-co-AAm)微凝胶为Pickering 乳液中的乳化剂，为使用具有特定响应行为的功能性微凝胶提供了更广泛的应用。采用傅里叶红外光谱分析仪（FT-IR）、扫描电镜-X射线能谱（SEM-EDS）对微凝胶的形貌结构及元素组成进行表征。通过调控微凝胶中丙烯基氧化石墨烯（GOM）的含量和微凝胶在水相中的含量，制得了粒径分布均匀、分散性良好的具有葡萄糖敏感的O/W型稳定Pickering乳液。以胰岛素为模型负载药物，体外模拟释药表明：当葡萄糖的浓度为6 mM时，胰岛素的累积释放率可达到44.69%，当葡萄糖的浓度增加至40 mM时，胰岛素的累积释放率可达到94.21%。     

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%。     

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。     

GO/GA-g-PAMPS复合水凝胶的制备及阳离子染料吸附性能

以自制氧化石墨烯（GO）和阿拉伯胶（GA）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS)为原料，采用一步水热反应法制备了GO/GA-g-PAMPS新型复合水凝胶，利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶结构进行了表征。研究了GO浓度、溶液pH、染料初始浓度、吸附时间、吸附温度对阳离子染料亚甲基蓝（MB）和结晶紫（CV）吸附性能的影响。结果显示：水凝胶对阳离子染料具有较好的吸附效果，在GO浓度为0.3mol/mL，凝胶用量为0.05g，溶液pH为7，温度为50℃，染料初始浓度为200mg/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%。凝胶经过5次循环使用后，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。     

β-环糊精/海藻酸钠水凝胶的制备及性能研究

将海藻酸钠(SA)和β-环糊精(β-CD)共混制备了复合水凝胶,并讨论了交联剂浓度、原料配比对水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,当两者的共混比例为1∶2、w(交联剂)为6%、交联时间为1h时,水凝胶的溶胀性能较好。水凝胶在pH=1.2时的溶胀率仅为1.2,而在pH=7.4时的溶胀率达到14.2,具有良好的pH敏感性。以牛血清蛋白(BSA)为模型药物,研究了β-CD/SA水凝胶作为药物载体对BSA的负载及释放性能,结果表明:在模拟胃液中的累计释放量较小(21.5%),且释放速率较慢;在模拟肠液中的累计释放量为70.2%,具有良好的pH敏感控制释放性能。     

纳米银对复合水凝胶性质影响的研究

超声波作用于含有单体AMPS、MMA和交联剂MBA的Ag NO3水溶液,使Ag+还原为纳米级的银粒子,与此同时单体和交联剂形成共聚物,从而在无引发剂和还原剂的条件下制备出纳米银/P(AMPS-MMA)复合水凝胶。TEM表明,制备的纳米银粒径在10~20nm,粒径分布较窄,且均匀地分散在水凝胶聚合物里;通过研究纳米银/P(AMPS-MMA)复合水凝胶和P(AMPS-MMA)水凝胶的溶胀率、溶胀动力学、退溶胀动力学和温敏性质等表明,纳米银增强了复合水凝胶的吸水性能和提高了复合水凝胶的温敏性。     

螺旋纳米炭纤维/海藻酸钠水凝胶制备及性能研究

通过溶液共混法制备海藻酸钠(SA)水凝胶和螺旋纳米炭纤维/海藻酸钠(HCNFs/SA)复合水凝胶,考察SA浓度、CaCl_2浓度和HCNFs浓度对凝胶平衡溶胀度(ESD)的影响,并对水凝胶进行pH值响应性和抗压强度测试。结果表明:SA浓度为1%、CaCl_2浓度为0.03 mol/L时,制备的水凝胶ESD为34.72;HCNFs浓度为0.5 mg/mL时,制备的HCNFs/SA水凝胶抗压强度为7.84 kPa。     

基于PNIPAM微凝胶的复合水凝胶制备及其性能研究

利用乳液聚合法制备分散性良好的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶,再以微凝胶为交联点制备PNIPAM水凝胶。分析微凝胶粒径、双键质量摩尔浓度对PNIPAM水凝胶溶胀度的影响,结果表明,水凝胶在25～50℃的溶胀度最大能达到4 054. 35%。分别采用原位包裹和后包裹法制备了载药水凝胶,体外释放结果表明,水凝胶的结构和载药方式对释药行为有影响,其中含原位包裹微凝胶的载药水凝胶缓释效果最好。     

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。     

基于聚六亚甲基胍盐酸盐的聚丙烯酰胺/琼脂双网络抗菌水凝胶

以琼脂(Agar)、丙烯酰胺(Am)、单宁酸(TA)、氧化石墨烯(GO)为主要原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂制备双网络水凝胶PAM-Agar-TA-GO(简称PATG),其中,TA将GO还原成还原氧化石墨烯(r GO)。然后,以TA/rGO为微反应器与聚六亚甲基胍盐酸盐(PHMG)反应,将PHMG固定于水凝胶骨架中,制备双网络抗菌水凝胶(PATGH)。对制备的水凝胶的力学性能、热力学性能、抗菌性能、抑菌性能及生物相容性进行了测试。结果表明,琼脂的加入使水凝胶的断裂伸长率提高了60%,抗压强度提高,力学性能得到提高,水凝胶内部孔隙进一步缩小;经质量分数为2.0%PHMG水溶液浸泡后得到的抗菌水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.80%以上;抗菌水凝胶在抑菌圈测试中无明显抑菌圈形成,表明PHMG被固定于水凝胶中;红细胞(RBC)溶血实验表明,水凝胶溶血率均低于5%,抗菌水凝胶有着良好的生物相容性。     

P(AAm-co-MAA)/PANI复合水凝胶的制备及pH敏感性增强的研究

以甲基丙烯酸-丙烯酰胺共聚网络P(AAm-co-MAA)为基体,以聚苯胺(PANI)为互穿组分,制备一种P(AAm-co-MAA)/PANI复合水凝胶。实验表明,P(AAm-co-MAA)表现出pH敏感性。将PANI引入到P(AAm-co-MAA)网络中,使复合水凝胶获得更为优越的pH敏感性以及良好的膨胀可逆性,使复合水凝胶更加适用于药物的负载释放等。     

温度和pH双重敏感性P(DEA-co-DMAEMA)/Na2WO4水凝胶的合成与表征

以N,N-二乙基丙烯酰胺(DEA)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,采用一锅法制备了温度和p H双重响应性P(DEA-co-DMAEMA)/Na_2WO_4水凝胶。考察了Na_2WO_4的引入对水凝胶的结构、温度和p H响应性能的影响。结果表明:复合水凝胶中除了化学交联外,还存在Na_2WO_4与聚合物间由于氢键和配位作用产生的物理交联;复合水凝胶的低临界相转变温度(LCST)随着Na_2WO_4质量分数的增加呈线性降低,当Na_2WO_4质量分数从0增至3%时,LCST由41.6℃降至34.4℃;复合水凝胶表现出双重p H响应性,即在酸性条件下溶胀,中性条件下溶胀率减小,碱性条件下溶胀率又升高。     

聚乙烯醇/聚丙烯酸钠/Zn0.2Fe2.8O4复合水凝胶的制备及其溶胀行为

将水溶性纳米Zn0.2Fe2.8O4(ZFO)粒子、用氢氧化钠(NaOH)中和的丙烯酸(PAAS)加入一定量的聚乙烯醇(PVA)水溶液中分散均匀,再加入引发剂过硫酸钾、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺引发聚合,制备了PVA/PAAS/ZFO水凝胶。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)对其组成和结构进行表征,并系统研究了复合水凝胶在不同溶剂中的溶胀性能。结果表明,纳米ZFO粒子均匀分散在PVA/PAAS凝胶网络中,纳米ZFO粒子的加入使水凝胶的溶胀速率和平衡溶胀度先增加后减小,在纳米ZFO含量为1%时达到最大;在不同浓度的电解质溶液和不同pH值的溶液中进行溶胀时,水凝胶表现出良好的离子浓度和p H刺激响应性。