pH-GSH双敏感型P(mPEGMA-DEAM-SS)水凝胶的溶胀动力学

以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(m PEGMA)、甲基丙烯酸-N-N-二乙氨基乙酯(DEAM)为单体,2,2'-二硫二乙醇的二甲基丙烯酸酯(SS)为交联剂,采用自由基交联共聚法制备了具有p H-GSH双敏感性的P(m PEGMA-DEAM-SS)水凝胶。研究了溶剂对凝胶溶胀性能的影响,并初步研究了在不同介质中水凝胶的溶胀动力学。结果表明,以N-N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂时,可获得良好p H响应能力的水凝胶;水凝胶的溶胀过程表现出良好的p H-GSH双敏感性,该水凝胶的扩散行为在酸性介质中符合non-Fickian模型,而在中性介质则符合Fickian模型;在10 mmol/L GSH条件下,水凝胶溶胀率上升了4倍多,其扩散亦为non-Fickian扩散模式。     

CTS-g-PAA/ATP水凝胶制备及对染料的吸附性能

以壳聚糖(CTS)、丙烯酸(AA)、凹凸棒石黏土(ATP)为原料,采用微波辐射法,通过接枝共聚合成了CTS-g-PAA/ATP水凝胶,利用FTIR和SEM分析了树脂的结构,探讨了水凝胶对亚甲基蓝的吸附性能和吸附机理。结果显示:GA、ATP和AA发生了接枝共聚反应,形成均匀的三维网络复合高吸水凝胶。在200 mL浓度为200 mg/L,加入2 mmol/L的NaCl、SDS的MB溶液中,凝胶对MB的吸附量分别147、330 mg/g。溶液pH在4～7之间时,凝胶对MB吸附量保持恒定的吸附能力,吸附量为300 mg/g。水凝胶对MB的吸附应用Freundlich方程比Langmuir方程更适合实验数据,吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附过程属于化学吸热反应过程。     

力学性能可控的CMC/AA/CB[8]/BET凝胶的制备及其吸附性

以八元瓜环、膨润土为双交联剂制备了力学性能可控的羧甲基纤维素/丙烯酸/八元瓜环/膨润土水凝胶(CMC/AA/CB[8]/BET gel)。采用FT-IR、SEM技术表征其结构和形貌,研究了这种凝胶的力学性能和吸附性能以及溶胀和吸附动力学。结果表明：CB[8]和BET通过氢键与接枝到CMC上的AA形成致密的网络结构,使凝胶的力学性能增强；这种凝胶的溶胀符合准二级动力学模型,并与应力松弛溶胀半结晶聚合物理论相符；这种凝胶在酸中浸泡后酸中的游离H⁺与CB[8]、BET生成的氢键使凝胶的断裂强度从0.52 MPa显著提高到3.0 MPa；这种凝胶对亚甲基蓝有良好的吸附效果,符合准二级动力学模型。     

聚(丙烯酸-co-N-乙烯基吡咯烷酮)水凝胶的前端聚合法制备及染料吸附

在水溶液中用前端聚合法制备了聚(丙烯酸-co-N-乙烯基吡咯烷酮)水凝胶,研究了单体配比对前端聚合参数、水凝胶的溶胀性能和热稳定性的影响,检测了水凝胶对水体中有机染料的吸附性能。结果表明,共聚凝胶的吸水性能明显优于均聚物(聚丙烯酸(PAC)),当丙烯酸(AC)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)的摩尔比为5:5时,水凝胶饱和溶胀比最大,达到577 g/g,约为PAC的3倍。与吸附酸性品红和亚甲基蓝相比,水凝胶吸附碱性品红的能力更强,当n(AC)∶n(NVP)=7∶3时吸附量最大,为539 mg/g;共聚水凝胶具有p H敏感性,溶液p H升高有利于对亚甲基蓝的吸附。差示扫描量热分析表明,相对于溶液聚合,前端聚合法制备的产物单体排布序列更均匀。     

木质纤维素-g-丙烯酸/蒙脱土水凝胶制备及吸附性能研究

以原位插层共聚法合成木质纤维素接枝丙烯酸/蒙脱土三维网络水凝胶(LNC-g-AA/MMT),探讨了丙烯酸与木质纤维素的质量比、丙烯酸单体浓度、中和度、引发剂用量和交联剂用量等因素对三维网络水凝胶吸附亚甲基蓝性能的影响,吸附量高达1994.38mg/g,并对最佳条件下吸附饱和的LNC-g-AA/MMT进行解吸研究,脱附率高达83.4%。用XRD、TEM和TG等方法对三维网络水凝胶的形貌和结构进行了表征。结果表明,木质纤维素接枝丙烯酸三维网络水凝胶(LNC-g-AA)插层进入蒙脱土层间,蒙脱土结晶结构在反应过程中被破坏,形成剥离型纳米复合材料,LNC-g-AA/MMT的热稳定性较LNC-g-AA有所改善。     

玉米芯半纤维素基水凝胶对Pb2+吸附性能和机理

以玉米芯半纤维素(木聚糖)为原料，以丙烯酸(AA)、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为功能单体，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，在光引发剂安息香二甲醚(DMPA)紫外引发下，通过接枝聚合，制备水凝胶吸附剂，利用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)分析水凝胶吸附金属离子前后的结构，并研究pH、吸附剂用量、温度、金属离子初始浓度、吸附时间对Pb²⁺吸附性能的影响。结果表明：吸附平衡时间约为300min,对Pb²⁺的最大吸附容量为1095mg/g。水凝胶对金属离子的吸附为离子交换机制，吸附行为符合动力学准二级模型和Langmuir方程，半纤维素基水凝胶对重金属废水具有显著的吸附效果，可以作为重金属废水处理用的生物质吸附剂。     

P(AA/IA/MA)凝胶的制备及对铜离子吸附性能研究

通过以丙烯酸(AA),衣康酸(IA),马来酸酐(MA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,采用水溶液聚合制备了三元共聚P(AA/IA/MA)水凝胶,并采用FTIR对凝胶结构进行表征。针对不同组成凝胶的溶胀动力学、平衡吸附能力及铜离子饱和吸附容量的研究,结果表明:最佳投料比为n(AA):n(IA):n(MA)=6:3:1,其最大饱和吸附容量可达到224.5mg/g,P(AA/IA/MA)凝胶材料的等温吸附动力学可归属为准二级动力学。考察了体系pH值及吸附材料用量对Cu2+吸附性能的影响,结果表明:P(AA/IA/MA)凝胶吸附材料的Cu2+饱和吸附容量强烈依赖于体系pH值和吸附材料用量。当P(AA/IA/MA)凝胶吸附材料添加量为0.5g/50mL时,体系内Cu2+去除率接近100%。     

PEG/木薯淀粉接枝丙烯酰胺丙烯酸三元共聚物溶胀性能研究

以木薯淀粉(CSt)和丙烯酰胺(Am)、丙烯酸(AA)为主要原料,硝酸铈铵与过硫酸铵为复合引发剂(CAN--S2O28-),N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,聚乙二醇6000(PEG 6000)为成孔剂,采用水溶液聚合法制备了淀粉接枝聚丙烯酰胺丙烯酸复合PEG(PEG/CSt-g-PAAm)水凝胶材料.研究了PEG对水凝胶溶胀行为的影响,以及PEG/CSt-g-PAAm与CSt-g-PAAm两种凝胶在不同温度下的溶胀行为.实验结果表明,PEG6000的加入对凝胶材料的重复使用性能有显著改善作用,并可显著增加凝胶的溶胀速率及溶胀能力,温度可以影响PEG/CSt-g-PAAm凝胶的溶胀速率.     

基于低共熔溶剂前端聚合制备大孔水凝胶及其溶胀和吸附性能

以丙烯酸(AAc)、丙烯酰胺(AM)为氢键供体(HBD),氯化胆碱(ChCl)为氢键受体(HBA),按一定比例加热合成可聚合低共熔溶剂(DES),进而以DES为反应性绿色溶剂,将DES通过前端聚合(FP)制备大孔聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)(P(AAc-co-AM》)水凝胶.采用红外光谱和扫描电镜对水凝胶的结构进行表征,并研究了大孔水凝胶的溶胀动力学、pH敏感性以及对亚甲基蓝(MB)的吸附性能.结果 表明,DES聚合后经水洗、冷冻干燥可制得大孔水凝胶.制备的水凝胶具有pH敏感性,其水溶胀遵循non-Fickian扩散机制.大孔水凝胶对MB有良好的吸附去除能力,其平衡吸附量随pH值增大而增大,当pH=12时,大孔水凝胶对MB的平衡吸附量为64mg/g,去除率达85.07％.     

pH敏感聚乙烯醇/丙烯酸水凝胶制备及性能研究

采用自由基引发聚合制备了具有pH敏感性的聚乙烯醇(PVA)/丙烯酸(AA)共聚水凝胶,研究了PVA/AA水凝胶的溶胀动力学性能,在pH2-12范围内考察了PVA/AA水凝胶的pH敏感性。在pH=7时,PVA/AA水凝胶经过大约8小时的溶胀达到溶胀平衡,平衡溶胀率达到878g/g,当pH由4变化到7或由7变化到12时,PVA/AA水凝胶溶胀行为随水溶液pH有较大变化,表现出明显的pH敏感性。     

基于西瓜果肉的环保型复合吸水材料的制备研究

通过西瓜果肉(WMF)和中和丙烯酸(AA)的自由基接枝共聚，成功合成了一种基于生物质材料的低成本、环保型的高吸水复合材料(WMF-co-AA),并通过扫描电子显微镜和红外光谱分析仪对其结构和形态进行表征。探究了WMF含量对复合材料溶胀能力的影响，对复合材料的吸水率、保水性、耐热性、耐盐性进行了研究。结果表明，WMF成功地接枝在丙烯酸单体上，且复合材料在去离子水和0.9%(wt,质量分数)NaCl溶液中的最佳吸水率分别为702g/g和70g/g。在pH范围为4～10的溶液、不同的盐溶液及阴离子表面活性剂溶液中也具有优异的溶胀性能，表明其具有良好的pH稳定性和耐盐性。此外，复合吸水材料对多价金属离子具有一定的吸附性能。     

温敏性三元共聚水凝胶溶胀及消溶胀行为

采用自由基溶液聚合法,室温下制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-壳聚糖-co-甲基丙烯酸)[P(NIPAM-co-CS-co-MAA)]三元共聚水凝胶,以红外光谱及质量法对凝胶结构和溶胀性进行了表征。结果表明,高交联凝胶溶胀符合non-Fickian扩散;温度高于35℃时溶胀的共聚凝胶均发生明显收缩;相同甲基丙烯酸(MAA)和壳聚糖(CS)单体用量,MAA对凝胶溶胀和消溶胀影响大于CS。不同pH溶液中的溶胀碱性时比酸性条件下更大,pH=5.0左右较差,显示与传统甲基丙烯酸系水凝胶不同的pH敏感性,其消溶胀动力学满足一级动力学方程。     

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。     

两性细菌纤维素对持久性污染物的吸附机理研究

以细菌纤维素为原料,分别以烯丙基胺和丙烯酸为单体,以硝酸铈铵为引发剂制备新型、高效的两性吸附材料——烯丙基胺-丙烯酸-细菌纤维素(al-AABC)。通过静态吸附实验,考察了其对持久性污染物Cu2+、Pb2+、Cd2+和Cr(Ⅵ)的吸附等温线和吸附动力学特性,并探讨了吸附作用机理。结果表明,al-AABC对Cu2+、Pb2+、Cd2+和Cr(Ⅵ)吸附更好地符合Langmuir-Freundlich吸附等温方程和准二级反应动力学模型,说明BC经接枝共聚改性后表面具有一定的多相性,以化学吸附作用为主,对金属离子的吸附速率大小顺序为Cd2+Cr(Ⅵ)Pb2+Cu2+。粒子内扩散拟合曲线均不经过原点,证明粒子内扩散并不是唯一速率控制步骤。     

快速响应的聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的合成及性能

以羧甲基纤维素的水溶液为反应介质制备了快速响应的温度敏感性聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶。利用DSC对其相转变温度进行了表征,并测定了不同温度下达到平衡时水凝胶的溶胀比,研究了水凝胶的去溶胀动力学。结果表明,在聚合/交联过程中羧甲基纤维素的存在对PN IPA水凝胶的相转变温度几乎没有影响;与传统水凝胶相比,该水凝胶的溶胀性能有所提高,并且具有较快的响应速率。     

纤维素纳米纤维接枝聚丙烯酸pH响应水凝胶的制备及性能

以硝酸铈铵为引发剂,将具有pH响应的聚丙烯酸(PAA)接枝到电纺纤维素(Cell)纳米纤维膜上,制备了pH响应纤维素接枝聚丙烯酸(Cell-g-PAA)纳米纤维水凝胶。研究了接枝单体丙烯酸(N)与纤维素(c)质量比对Cell-g-PAA形貌、接枝率和溶胀性的影响。结果表明:m(N)∶m(c)值从5增加到10,接枝率从11%急剧增加到28%,然后趋于平稳;而m(N)∶m(c)值从5增加到15,溶胀率从(15.2±1.6)g/g增加到(46.1±4.9)g/g,然后下降。同时,研究了pH值和离子强度对水凝胶溶胀率的影响,pH值从2.2增加到7.8时,水凝胶的溶胀率从(31.3±2.5)g/g增加到(42.7±3.2)g/g,pH值进一步增大,溶胀率降低;溶液中离子强度从0mol/L增加到0.15mol/L,水凝胶溶胀率从(36.2±2.6)g/g降低到(21.4±1.4)g/g。本研究为制备快速响应pH水凝胶提供了一种新方法。     

不同细度脱脂紫茎泽兰水凝胶的溶胀动力学EI北大核心CSCD

以不同细度脱脂紫茎泽兰为原料,对比研究在相同的接枝共聚条件下所得水凝胶的溶胀行为。结果表明,在200mesh～325mesh内,随着原料颗粒细度降低,所得相应凝胶的溶胀速率和溶胀度都随之增大,水分子在凝胶中的扩散行为均可用non-Fickian扩散来描述;在325mesh～400mesh时所得凝胶的溶胀过程符合Fickian扩散规律。同时,通过Beren-Hopfenberg微分方程描述凝胶吸液值大于60%的溶胀行为,并计算得到相应凝胶的扩散常数。     

PASP/CMCS-g-PAA/皂土凝胶电响应行为

利用水溶液聚合法,丙烯酸(AA)接枝共聚到聚天冬氨酸(PASP)和羧甲基壳聚糖(CMCS)杂化基体上,与皂土复合,合成了可生物降解的PASP/CMCS-g-PAA/皂土电响应性水凝胶。采用FT-IR、SEM表征了凝胶的结构及形貌,并研究了复合凝胶的电刺激响应行为。结果表明,平衡溶胀度随NaCl溶液离子强度的增加而减小,在pH=8的磷酸缓冲溶液中有最大溶胀度;在非接触直流电场中,复合凝胶的弯曲方向和平衡弯曲角度受AA和皂土用量以及溶液的pH和离子强度的影响。     

蛭石/聚乙二醇/丙烯酸水凝胶对阳离子染料的吸附研究

研究了用辉光放电电解等离子体引发合成的蛭石/聚乙二醇/丙烯酸(VMT/PEG/AA)水凝胶对常见阳离子染料结晶紫、亚甲基蓝和孔雀石绿的吸附行为,考察了pH值、吸附时间、初始染料浓度等因素对吸附量的影响,同时对水凝胶的吸附-解吸性能进行了研究。结果表明:VMT/PEG/AA水凝胶达到吸附平衡的时间为3h,最佳pH值为6,其对染料的吸附行为符合准二级动力学方程,水凝胶具有一定的解吸和再生能力。     

不同细度脱脂紫茎泽兰水凝胶的溶胀动力学

以不同细度脱脂紫茎泽兰为原料,对比研究在相同的接枝共聚条件下所得水凝胶的溶胀行为。结果表明,在200mesh～325mesh内,随着原料颗粒细度降低,所得相应凝胶的溶胀速率和溶胀度都随之增大,水分子在凝胶中的扩散行为均可用non-Fickian扩散来描述;在325mesh～400mesh时所得凝胶的溶胀过程符合Fickian扩散规律。同时,通过Beren-Hopfenberg微分方程描述凝胶吸液值大于60%的溶胀行为,并计算得到相应凝胶的扩散常数。