高压缩强度聚丙烯酸盐/聚硅氧烷互穿网络水凝胶的制备

利用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)的水解和缩聚,将其引入聚丙烯酸盐水溶液中,以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂采用水溶液聚合法合成出具有较高压缩强度的新型聚丙烯酸盐/聚硅氧烷互穿网络聚合物.压缩实验表明,压缩强度受KH-560用量,水凝胶溶胀率及交联密度的影响.由于含有离子性基团,该新型水凝胶具有pH敏感性.     

聚丙烯酸钾／羧甲基纤维素钠半互穿网络水凝胶的两步水溶液合成及其药物释放

以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵和焦亚硫酸钠为氧化还原引发剂，采用新型两步水溶液聚合法制备了聚丙烯酸钾／羧甲基纤维素钠（PAA／CMC-Na）半互穿网络水凝胶．对其溶胀动力学、离子强度敏感性和pH敏感性进行了研究．探讨了PAA／CMC-Na半互穿网络水凝胶对荼碱的释放行为，实验结果表明所吸收的茶碱在盐溶液中90min内释放率可达90％，释放规律遵循Fiekian扩散机制。     

温度敏感聚丙烯酸盐/聚乙二醇互穿网络水凝胶的合成及重金属离子吸收

以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂采用新型两步水溶液聚合法合成出聚丙烯酸盐/聚乙二醇互穿网络(PAA/PEG IPN)水凝胶.对其溶胀性能进行了研究,结果表明,该水凝胶具有正温度敏感性,其LCST为25℃.基于聚丙烯酸盐与金属阳离子的络合作用,将该水凝胶用于重金属离子的回收.采用SEM、FTIR对其结构及表面形貌进行表征.     

新型两步水溶液聚合法制备PAA/PAMPS复合材料及其吸液性能研究

以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂、过硫酸铵-焦亚硫酸钠氧化-还原体系为引发剂,采用新型水溶液聚合法制备了PAA/PAMPS水凝胶.考察了单体浓度、丙烯酸中和度时凝胶吸液性能的影响,并与传统共混水溶液聚合法制备的凝胶的吸液性能进行了对比.实验结果表明,AMPS用量为40%、中和度为75%的水凝胶的吸液性能较好,吸水倍率达976g/g,吸盐水倍率为75g/g,而采用传统方法制备的凝胶的吸水倍率为380g/g,吸盐水倍率为52g/g.采用FTIR及SEM对样品的结构及形貌进行了表征.     

新型聚丙烯酰胺/碳纤维/石墨导电水凝胶的制备

以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,丙烯酰胺为单体,碳纤维与石墨为导电填料,采用水溶液聚合法制备了聚丙烯酰胺/碳纤维/石墨高吸水性复合材料,吸水后形成导电水凝胶.考察了交联剂用量、引发剂用量、单体浓度、反应温度、吸水倍率及导电填料用量对凝胶电导率的影响.实验结果表明,当交联剂用量为0.06%(质量分数),引发剂用量为1.0%(质量分数),单体浓度为50%(质量分数),反应温度为80℃,导电填料为35%(质量分数)时,水凝胶的电导率最高可达4.32mS/cm.并采用FTIR及SEM对样品结构及形貌进行表征.     

聚丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸(2-甲基氨基)乙酯高强度双网络水凝胶的制备及pH响应性

利用两步法合成了聚丙烯酰胺(PAM)/聚甲基丙烯酸(2-甲基氨基)乙酯(PDMAEMA)双网络水凝胶,第一网络为锂藻土(Laponite)物理交联的PAM纳米复合水凝胶,第二网络为化学交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)交联PDMAEMA。研究了2种网络相对含量、纳米黏土Laponite用量、化学交联剂BIS用量对水凝胶强度和pH响应性的影响。研究结果表明,PAM/PDMAEMA双网络水凝胶具有高强度,改变单体AM和DMAEMA的配比、交联剂的用量,其拉伸强度在36～91.9 kPa范围内可调。PAM/PDMAEMA双网络水凝胶还具有灵敏的pH刺激响应性,在pH=4时双网络水凝胶溶胀度急剧下降。     

PEG/HEMA水凝胶复合支架的制备及其溶胀性能

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)复合凝胶.采用冷冻干燥法制备凝胶支架,结果表明,凝胶支架具有多孔结构,为水分子的进出提供了路径和代谢物通道;随着交联剂用量的增大,水凝胶的平衡含水量降低;凝胶的平衡含水量随着温度的升高而下降,离子强度的增加使水凝胶的溶胀度降低.     

分散聚合法制备P(AM-AMPS)微凝胶及其性能研究

以2,2’-偶氮二[2-(2-咪唑啉-2-代)丙烷]二盐酸盐(VA-044)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(Bis-A)为交联剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP K-30)为稳定剂,在乙醇/水混合介质中使丙烯酰胺(AM)与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)进行分散共聚,制备了一系列P(AM-AMPS)微凝胶。分别讨论了醇水体积比、稳定剂、AMPS和引发剂用量对微凝胶粒径的影响,实验结果表明所得微凝胶的粒径随着介质中水含量和引发剂用量的增大而增大,随稳定剂和AMPS用量的增大而减小。通过改变聚合反应条件,可以得到粒径在0.60～2.67μm的微凝胶,该微凝胶具有良好的溶胀性和一定的耐盐性能,为其作为油田堵水调剖剂提供了技术保证。采用差示扫描量热仪(DSC)考察了微凝胶的热性能,结果表明微凝胶的玻璃化转变温度随反应体系中AMPS用量的增大而提高。     

Poly(DMAM-co-AA)水凝胶的合成

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAM)与丙烯酸(AA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,过硫酸铵为引发剂,采用水溶液聚合法合成了DMAM和AA的共聚物水凝胶。实验证明,加热温度、引发剂用量和反应体系中单体总浓度对聚合产物的吸水能力没有明显影响,但随着对反应溶液的加热温度升高、引发剂用量增大、单体总质量分数增大,聚合反应能够达到的最高温度就越高,达到最高温度的时间缩短。DMAM和AA的物质的量比偏离1越远,水凝胶的吸水能力越强。交联剂的质量分数为0.5%时,水凝胶的吸水能力最大。     

mahPEG800mah-AM-DMAEMA三元共聚复合水凝胶的增韧及智能响应性EI北大核心CSCD

以聚乙二醇马来酸酐双酯(mahPEGmah)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)为单体,通过自由基共聚,合成了一种高强度且具有温度、pH、电场响应性的智能型复合水凝胶。利用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析表征了凝胶的化学结构、形貌、结晶性能。研究结果表明,采用油溶性引发剂、交联剂在非均相体系中合成的水凝胶压缩强度明显优于水溶性引发剂、交联剂合成的水凝胶,且PEG相对分子质量为1000时,凝胶压缩强度可达12.5 MPa;随着DMAEMA含量的增加,凝胶的低临界溶解温度(LCST)升高,同时凝胶断面的SEM显示凝胶的韧性先增大后减小,当n(mahPEG1000mah)∶n(AM)∶n(DMAEMA)=1∶8∶1时,凝胶的韧性最好;PEG的相对分子质量增大,凝胶溶胀度上升、响应敏感性增强;随交联度的增大,凝胶的最大弯曲角度和电场敏感性有所降低。     

PVA-PAAIPN水凝胶的制备及其溶胀性质研究

利用化学交联和循环冰冻-解冻相结合的顺序逼近法，制备了由和聚乙烯醇（PVA）和聚丙烯酸（PAA）复合的具有互穿聚合物网络（IPN）结构的高分子水凝胶。研究了交联剂含量，PAA含量和温度对水凝胶溶胀性质的影响，实验结果表明，30℃时，交联剂含量为1.0mol%的凝胶溶胀度最大，凝胶中PAA含量越大，凝胶的溶胀度越大；具有IPN结构的凝胶具有温度敏感性质；调节凝胶中PAA和交联剂的含量，可以控制凝胶突变体系的大小。     

交联剂对PVP/PCL共聚凝胶性能的影响

研究了N,N-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)、戊二醛(GDA)两种交联剂对聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/聚己内酯(PCL)共聚水凝胶性能的影响。交联剂含量低于NVP的0.7%时,GDA交联凝胶平衡溶胀率ESR较高,高于0.7%时,NMBA交联凝胶的ESR较高。DSC分析表明,GDA交联凝胶结合水含量较高。NMBA、GDA交联凝胶的Fick动力学参数n分别为0.462、0.267,说明GDA交联凝胶的溶胀过程偏离Fick模型。降解实验表明,GDA交联凝胶中PCL降解较慢。力学性能测试表明,GDA交联凝胶表现出较高的断裂强度和断裂伸长率。     

互穿网络高吸水性树脂的合成及性能

以聚乙烯醇、丙烯酰胺和丙烯酸为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用溶液共聚法制备了聚乙烯醇-聚(丙烯酰胺/丙烯酸)(PVA-P(AM-co-AA))互穿网络高吸水性树脂。研究了MBA浓度、AA含量、PVA交联时间、溶液的离子强度对互穿网络高吸水树脂吸水倍率的影响。     

新型胶原/聚丙烯酸互穿网络pH敏感水凝胶的制备及性能研究

以Bis为交联剂,采用互穿网络(IPN)技术制备胶原/聚丙烯酸pH敏感水凝胶.研究了不同配比的水凝胶的溶胀动力学、pH敏感性及pH溶胀-退胀特性,并利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和差示量热扫描法(DSC)对其结构进行表征.结果显示:制备的水凝胶具有较快的溶胀速率,在13min时吸水率可达93%左右;水凝胶有明显的pH敏感性且pH溶胀-退胀可逆性良好.FTIR和DSC结果表明,在保持胶原三股螺旋结构的同时,材料间形成了互穿网络,材料的热稳定性显著提高,从而扩大了材料的应用范围.     

Interpenetrating polymer networks based on polyol modified castor oil polyurethane and poly(2-hydroxyethylmethacrylate): Synthesis, chemical, mechanical and thermal properties

Interpenetrating polymer networks (IPNs) of glycerol modified castor oil polyurethane (GC-PU) and poly[2-hydroxyethylmethacrylate] (PHEMA) were synthesized using benzoyl peroxide as initiator and N,N-methylenebis acrylamide as crosslinker. GC-PU/PHEMA interpenetrating polymer networks were obtained by transfer moulding. These were characterized with respect to their resistance to chemical reagents and mechanical properties such as tensile strength, per cent elongation and shore A hardness. Differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA) were undertaken for thermal characterization. The changes in NCO/OH ratio and GC-PU/PHEMA composition on the properties of the IPNs were studied.     

Cooking‐Inspired Versatile Design of an Ultrastrong and Tough Polysaccharide Hydrogel through Programmed Supramolecular Interactions

Simultaneously achieving strength and toughness in soft materials remains a challenge, especially for physically crosslinked hydrogels with many inactive interaction sites. In this work, inspired by the cooking of thick soup in China, a facile method that includes free water evaporation of the diluted pregel solution followed by crosslinking (WEC) is proposed to fabricate polysaccharide hydrogels. Herein, without the constraints of viscosity and crosslinking, polymer chains can homogenously approach as much as possible, thereby enabling the transformation of inactive supramolecular interaction (H‐bonding and ionic coordination) sites into active sites until reaching the maximum level. Through facilely tuning the concentrating degree, programmed supramolecular interactions, serving as energy‐dissipating sacrificial bonds, impart the hydrogels with strength and toughness over a very wide range, where a “ductile‐to‐tough” transition is discovered to occur first. Using WEC in alginate, the concentration can be as high as 25 wt% without sacrificing processing ability, a result that is significantly beyond common value (3–7 wt%), and the extremely stiff and tough hydrogels are obtained, superior to isotropic alginate hydrogels ever reported. This research offers a facile and versatile strategy to fabricate isotropic polysaccharide hydrogels, which become ideal matrix materials for further fabrication of hybrid or anisotropic hydrogels.     

聚丙烯酸/活性炭复合凝胶的制备及溶胀行为

采用自由基溶液聚合的方法,以过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(NNMBA)为交联剂,制备了聚丙烯酸(PAA)复合活性炭凝胶(PAA/AC)。考察了凝胶在生理盐水和不同pH值缓冲溶液中的平衡溶胀比及溶胀动力学,结果表明,活性炭能有效提高PAA凝胶的平衡溶胀比。蒸馏水中PAA/AC凝胶的平衡溶胀比可达到303(g/g),约为PAA凝胶平衡溶胀比的2.3倍;生理盐水(0.9%g/mL NaCl水溶液)中PAA/AC凝胶的平衡溶胀比可达到60(g/g),约为PAA凝胶平衡溶胀比的2.4倍;在实验设计的pH范围内PAA/AC凝胶的平衡溶胀比比PAA凝胶更高,具有更好的pH值敏感特性。     

壳聚糖/果胶及其衍生物水凝胶的制备与在药物控制释放中的应用

以戊二醛为交联剂制备了壳聚糖/果胶(CS-PT)水凝胶和壳聚糖/辛基果胶水凝胶。研究了制备条件对两种水凝胶溶胀性能的影响。实验表明,交联剂含量、pH、离子强度对CS-PT和壳聚糖/辛基果胶水凝胶溶胀度的影响较大,且在酸性条件下的水凝胶的溶胀度远大于碱性条件下的溶胀度,包埋在水凝胶中的牛血清蛋白在pH=1.0条件下载药的水凝胶释药率大于pH=7.4和pH=9.18条件下的释药率。     

pH敏感瓜胶/聚丙烯酸半互穿网络水凝胶的溶胀动力学

考察了瓜胶(GG)、丙烯酸(AA)的起始加料量和溶胀介质pH对瓜胶/聚丙烯酸半互穿网络水凝胶溶胀机理及溶胀动力学的影响。结果表明:在pH=3.0时,将GG用量从0增加到25 g/L,最大溶胀率从9.93下降到2.83,对应的溶胀特征指数n由0.600减小到0.203,水的扩散趋于F ick ian模式;将AA用量从125 g/L增加到375 g/L,最大溶胀率从3.14增加到4.30,n从0.484增加到0.609,水的扩散趋于non-F ick ian模式;GG/PAA半互穿网络水凝胶的溶胀行为满足Schott二级动力学方程。将溶胀介质pH从3.0提高到7.4,水凝胶的溶胀率、扩散特征指数n均明显增加。因此调整GG、AA用量以及溶胀介质pH可改变体系的溶胀性能。     

Preparation of High‐Performance Ionogels with Excellent Transparency,Good Mechanical Strength,and High Conductivity

Ionogels offer great potential for diverse electric applications. However, it remains challenging to fabricate high‐performance ionogels with both good mechanical strength and high conductivity. Here, a new kind of transparent ionogel with both good mechanical strength and high conductivity is designed via locking a kind of free ionic liquid (IL), i.e., 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium dicyanamide ([EMIm][DCA]), into charged poly(2‐acrylamido‐2‐methyl‐1‐propanesulfonic acid) (PAMPS)‐based double networks. On the one hand, the charged PAMPS double network provides good mechanical strength and excellent recovery property. On the other hand, the free [EMIm][DCA] locked in the charged double network through electrostatic interaction offers ionic conductivity as high as ≈1.7–2.4 S m^?1 at 25 °C. It is demonstrated that the designed ionogel can be successfully used for a flexible skin sensor even under harsh conditions. Considering the rationally designed chemical structures of ILs and the diversity of charged polymer networks, it is envisioned that this strategy can be extended to a broad range of polymer systems. Moreover, functional components such as conducting polymers, 0D nanoparticles, 1D nanowires, and 2D nanosheets can be introduced into the polymer systems to fabricate diverse novel ionogels with unique functions. It is believed that this design principle will provide a new opportunity to construct next‐generation multifunctional ionogels.