聚对二氧环己酮/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能

在聚乙烯醇(PVA)水凝胶的网络中引入完全生物降解的聚对二氧环己酮(PPDO),采用冻融法制备出生物降解周期可控的PPDO/PVA复合水凝胶。通过调整低分子量PPDO与高分子量PVA之间的比例,使PPDO柔性分子链与PVA分子链之间形成聚合物网络互穿结构,实现改善水凝胶力学性能和生物降解性能的目的。采用红外光谱、扫描电镜和万能试验机对水凝胶进行了结构表征和性能测试;并通过溶胀性能及失水性能测试、降解性能测试和抑菌性测试对水凝胶进行了研究。结果表明,PPDO/PVA复合水凝胶呈现出孔隙均匀的三维网络结构,拉伸强度和压缩强度与纯PVA水凝胶相比提高了1～3倍;在37℃的PBS缓冲溶液中降解,降解速率明显提升,35 d可以降解45%,且在伤口愈合的周期内保持优异的力学强度。平板细菌培养实验证明了复合水凝胶具有抑菌的特性。PPDO/PVA复合水凝胶在伤口敷料领域具有广泛的应用前景。     

具有右旋糖酐微结构的聚乙烯醇凝胶敷料的制备与性能

采用微波协助冻融法制备了包埋苯妥英钠的具有葡聚糖微结构的聚乙烯醇凝胶（Dex/PVA BHMs）敷料。结果表明,Dex/PVA BHMs凝胶的溶胀率和拉伸强度分别为19.3%和1.05MPa,溶胀率比传统聚乙烯醇（PVA）凝胶的提高了近2.5倍,但拉伸强度变化较小,使其获得了良好的稀释膨胀性能且保留了PVA凝胶高力学强...     

聚乙烯醇水凝胶的制备及性能

利用冷冻-解冻法制备聚乙烯醇(PVA)水凝胶,研究了不同因素对PVA水凝胶力学性能和溶胀特性的影响。结果表明,PVA水凝胶是一种典型的粘弹性材料,在一定应变区内,材料的拉伸模量随应变的增加而增大;拉伸强度和平均拉伸模量随PVA水溶液的浓度和冷冻-解冻循环次数的增加而增强,凝胶的最大拉伸强度和拉伸模量分别为2.27 MPa和0.95 MPa。溶胀特性研究显示,PVA水凝胶在生理盐水中的平衡溶胀比小于其在蒸馏水中的平衡溶胀比;凝胶的平衡溶胀比随浓度和冷冻-解冻次数的增加而下降,其下降趋势满足幂函数的变化规律;水凝胶的溶胀过程符合溶胀动力学方程。     

纳米Fe3O4/聚乙烯醇磁性水凝胶的制备及性能

利用化学方法制得了纳米Fe3 O4粒子,然后将其与聚乙烯醇(PVA)的胶态溶液共混,通过冻融法制备了纳米Fe3O4/PVA磁性水凝胶.采用综合热分析仪、拉伸试验机及ppms-9综合物性检测系统对磁性水凝胶进行了表征和测试.结果表明,纳米Fe3O4粒子的加入会降低磁性水凝胶的热稳定性;磁性水凝胶的力学性能和磁学性能随纳米Fe3O4含量及冻融次数的改变而显著变化.     

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%。     

微晶和氢键双增强水凝胶AG/PVA/CB[7]的制备和性能

以天然高分子琼脂糖(AG)为第一物理交联网络、聚乙烯醇(PVA)为第二物理交联网络、七元瓜环(CB[7])为交联剂,制备了双网络AG/PVA/CB[7]水凝胶。使用SEM、FT-IR和XRD等手段表征AG/PVA/CB[7]水凝胶的形貌、结构以及交联方式,研究了这种水凝胶的力学性能、溶胀性能和宏观自愈性能。结果表明：这种凝胶具有高强度和自愈性,高分子链之间通过氢键和微晶共同交联使其机械性能提高;该凝胶的力学性能随着冷冻-解冻次数的增加而提高,交联剂CB[7]的加入也使其力学性能提高,循环5次后其拉伸强度为0.37 MPa,杨氏模量为 0.23 MPa,平衡溶胀率为140%。     

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

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%。     

纳米材料掺杂型聚乙烯醇双交联复合水凝胶的力-化学性质

以聚乙烯醇(PVA)为原料,氧化石墨烯(GO)和羟基磷灰石(HA)为共掺杂物,先以戊二醛作为交联剂,采用化学交联法制备了GO/HA/PVA单网络单交联复合水凝胶,再通过循环冷冻-解冻技术使PVA聚合物链间进一步发生氢键交联,制备得到GO/HA/PVA双网络双交联复合水凝胶。采用HRSEM、XRD表征了水凝胶的微观形貌和晶相结构,并研究了GO与PVA、HA与PVA在不同质量比及不同冷冻-解冻循环次数时制备所得GO/HA/PVA复合水凝胶的力学性能。结果表明:随着GO与PVA质量百分比的增加(0%～2.6%),该凝胶拉伸力学强度不断增强;随着HA与PVA质量比的增加(0.22～1.10),该凝胶的拉伸强度先增强后减弱;随着冷冻-解冻循环次数增加(0次、3次、7次)该凝胶的拉伸强度逐渐增强,弹性模量也逐渐提高。当GO与PVA质量百分比为1.9%、HA与PVA质量比为0.66、冷冻-解冻循环次数N=7次时,制备所得凝胶的拉伸力学性能最优(拉伸强度为695 kPa,断裂应变为286%,弹性模量为78 kPa)。此外,深入研究了不同冷冻-解冻循环次数对水凝胶含水率和溶胀率的影响规律。结果表明:不同冷冻-解冻循环次数(0次、3次、7次)的凝胶含水率为79.3%～81.7%,平衡溶胀率为50.1%～72%,且均在60 min后达到溶胀平衡。该水凝胶有望作为软骨替代材料应用于临床医学领域。     

加工芳纶纳米纤维/聚乙烯醇水凝胶制备高强度复合薄膜

芳纶纳米纤维(ANF)具有大长径比、高比表面积、丰富的表面酰胺官能团和优异的力学性能,是制备高强度纳米复合材料的理想构筑单元。本文开发了一种新颖的水凝胶加工策略,用于制备ANF增强聚乙烯醇(PVA)复合薄膜,逐步优化了ANF的含量、水凝胶的预拉伸比和PVA组份的化学交联,表征分析了复合薄膜中ANF的分散、取向、PVA的交联形式及ANF与PVA之间的界面氢键作用,当ANF的质量分数为25wt%、水凝胶的预拉伸比为55%和采用氯化铜交联PVA基体时,复合薄膜的力学性能最优,其杨氏模量和拉伸强度分别高达(14.6±0.3) GPa 和(496.5±10.0) MPa,远远优于文献报道的ANF增强聚合物复合材料。此外,该高强度纳米复合薄膜同时具有良好的透明性和优异的紫外屏蔽性能,透明度大于72.1%,能够屏蔽大于99.98%紫外线,可用做先进包装材料。      

高强度聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶

采用冷冻-解冻方法制备了物理交联的聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶。采用热失重、X射线衍射、差示扫描量热、扫描电镜、力学性能、溶胀性能及离子强度敏感性等分析对制备的复合水凝胶进行了表征,研究了氧化石墨烯(GO)含量、冷冻-解冻循环次数、聚乙烯醇(PVA)浓度对复合水凝胶性能的影响。研究结果表明,复合水凝胶呈现出三维多孔网络结构;随着GO含量的增加,水凝胶的热稳定性增强、熔融温度上升,拉伸强度和压缩强度也得到明显提高,说明GO在复合水凝胶中起到了物理交联剂的作用;复合水凝胶的平衡溶胀比随着GO含量的增加而增大,但当GO的质量分数超过0.4%时逐渐减小;增加冷冻-解冻循环次数或PVA浓度,水凝胶的拉伸强度和压缩强度增大,力学性能得到显著改善。     

纳米TiO2对大豆蛋白/聚乙烯醇 复合薄膜的影响研究

将经过超声波分散的纳米Ti O2加入大豆蛋白/聚乙烯醇混合膜液中在玻璃板上流延成型,以复合薄膜的抗张强度、断裂伸长率、透光率和吸水率为评价指标,研究了纳米Ti O2的粒径、添加质量分数以及分散剂种类对复合薄膜各指标的影响。结果表明:在优化大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜的性能中,纳米Ti O2的粒径、添加质量分数以及分散剂种类都对其有一定的作用,且当纳米Ti O2的粒径为30 nm、添加质量分数为1.50%、分散剂为PVPK-30时,所得复合薄膜的综合评价分数最高;相较未添加纳米Ti O2的薄膜,复合薄膜的抗张强度由4.6 MPa增加至5.4 MPa,断裂伸长率由56.3%增加至87.4%,透光率由13.7%增加至28.9%,吸水率由48.7%下降至36.3%。     

HDPE紫外辐照改性及其与PVA共混体系的力学性能

研究了紫外辐照对高密度聚乙烯（HDPE）结构与性能以及HDPE/聚乙烯醇（PVA）短纤维共混体系力学性能的影响。结果表明,在空气中通过紫外辐照可在HDPE分子链上引入C=0、C-0含氧基因,使HDPE分子量下降、熔点降低、结晶度增大并产生凝胶。以辐照HDPE为增容剂,增强了HDPE与PVA相界面的相互作用,共混物的拉伸屈服强度和缺口冲击强度得到提高。     

载银纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜的制备及性能研究

目的制备一种具有良好力学性能和抑菌性能的新型抗菌聚乙烯醇复合膜。方法通过酸水解微晶纤维素制备纳米纤维素,经高碘酸钠氧化获得醛基纳米纤维素,加入银氨溶液原位合成载银纳米纤维素(Ag-DCNC)。以聚乙烯醇(PVA)为成膜基底,加入Ag-DCNC共混流延制备载银纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜。结果 Ag-DCNC体积分数为3%时,复合膜的拉伸强度比纯PVA膜提高了8.8%。Ag-DCNC体积分数为5%的复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有较好的抑菌效果。结论载银纳米纤维素/聚乙烯醇复合膜具有较好的力学强度,对2种细菌均有良好的杀菌效果。该材料不但具有良好的性能,而且合成工艺简单,可以作为一种很有前途的抑菌膜用于包装行业。     

TG-B改性大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜研究

为了提高大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜的综合性能,以薄膜的拉伸强度、断裂伸长率、透光率、吸水率为主要评价指标,通过引入隶属度函数综合评价薄膜性能,研究了谷氨酰胺转氨酶TG－B对大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜性能的影响.试验结果表明：TG－B的添加质量分数、反应pH、成膜温度对薄膜性能的影响较大,当TG-B的添加质量分数为1.0%,反应pH值为6.0,成膜温度为50 ℃时,大豆蛋白/聚乙烯醇复合薄膜的综合性能最优;在此条件下,薄膜的抗张强度、断裂伸长率、透光率和吸水率分别为8.26 MPa, 53.80%,16.23%和67.76%,与未添加TG-B的空白对照相比,其抗张强度、断裂伸长率、透光率分别提高了75.4%,162.9%,27.2%,吸水率降低了25.6%.     

纳米SiO2改性生物降解复合薄膜研究

目的以壳聚糖(chitosan)、木薯淀粉和聚乙烯醇(PVA)为基础成膜原料,探究纳米SiO2改性木薯淀粉/PVA/壳聚糖薄膜的制备工艺过程。方法以薄膜断裂伸长率、抗张强度、透光率和吸水率为评判标准,在单因子试验基础上,设计L9(34)正交试验,研究纳米SiO2含量、分散剂十二烷基苯磺酸含量、膜液pH值等3个因素对纳米SiO2改性木薯淀粉/聚乙烯醇/壳聚糖薄膜性能的影响。结果得出了制备纳米SiO2改性木薯淀粉/PVA/壳聚糖薄膜的最佳工艺参数,纳米SiO2质量分数为2.0%、十二烷基苯磺酸钠质量分数为2.0%、膜液pH值为3.0,3个因素对改性薄膜性能的影响程度大小排序为分散剂含量纳米SiO2含量pH值。结论获得了纳米SiO2改性木薯淀粉/PVA/壳聚糖薄膜的最佳生产工艺参数。     

不同抗氧化剂对聚乙烯醇复合膜性能的影响

目的利用不同水溶性及脂溶性抗氧化剂对聚乙烯醇(PVA)进行改性,以期在改善复合膜综合性能的基础上,重点提升其抗氧化能力。方法以茶多酚、柠檬酸、BHT和维生素E为变量,甘油/聚乙烯醇为基底,研究不同水溶性及脂溶性抗氧化剂对复合膜形貌、力学性能、透光性、耐水性能及抗氧化能力的影响。结果加入适量的抗氧化剂后,薄膜各项性能均有所增强。其中,茶多酚/聚乙烯醇复合膜的力学性能最优,茶多酚(1.5%)/PVA复合膜的拉伸强度可达47.85 MPa,断裂伸长率为375.69%。该复合膜显著提高了紫外线的吸收率,同时73.93%的自由基清除率为研究薄膜中最高。结论采用茶多酚改性聚乙烯醇,不仅可提升复合膜的包装强度,增强其耐水性能,更能增强抗氧化能力,为食品保鲜提供了良好思路。     

载Ag改性桑枝韧皮纤维素/聚乙烯醇复合膜的制备及表征

采用流延法制备了载Ag改性桑枝韧皮纤维素/聚乙烯醇（Ag-T-CMC/PVA）复合膜,并利用XRD、SEM、DSC等分析测试方法研究了该复合膜的结构和性能。结果表明:随着Ag-T-CMC含量增加,Ag-T-CMC/PVA复合膜的力学性能、耐水性及抗菌性能均有提高。当Ag-T-CMC与PVA质量比为2%时,力学性能达到最佳,拉伸强度提高了3.4%。SEM分析表明:Ag-T-CMC均匀分散于Ag-T-CMC/PVA复合膜中,表现出良好的相容性;随着Ag-T-CMC含量的增加,断层逐渐变得光滑平面,在Ag-T-CMC与PVA质量比为2%时,断层最光滑。吸水性能测试表明:Ag-T-CMC能明显降低Ag-T-CMC/PVA复合膜的吸水性。抑菌性能测试表明:Ag-T-CMC/PVA复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抑菌效果,且随着Ag-T-CMC含量的增大,抑菌圈直径变大,抑菌效果增强。      

纤维增强水泥基复合材料的动力拉伸性能研究

采用分离式霍普金森杆对聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料(PRCC)、基体材料、不同相对掺量的钢纤维和PVA纤维混合增强水泥基复合材料(HFRCC)进行了四种不同应变率下的动态劈拉试验,通过对材料的劈拉强度、能量吸收和破坏形态等方面的对比分析,探讨了三种材料的动力拉伸性能,结果表明材料表现出应变率敏感性,随着应变率的提高,动态劈拉强度和能量吸收能力相应增加。HFRCC对基体材料的劈拉强度提高可达到34%,而PRCC材料提高约20%。PVA纤维对材料的耗能能力的影响比钢纤维具有更强的应变率敏感性。钢纤维掺量占总纤维掺量25%的HFRCC材料耗能能力比PRCC略低5%,而钢纤维掺量达到总纤维掺量的62.5%时,HFRCC材料的耗能能力比PRCC的耗能能力显著提高。HFRCC在动态劈拉强度和能量吸收能力方面更加均衡,具有更好抵抗冲击的能力。     

Properties of hydrogels synthesized by freezing and thawing aqueous polyvinyl alcohol solutions and their applications

The hydrogel synthesized by freezing a polyvinyl alcohol (PVA) aqueous solution and thawing it slowly has high water content, excellent mechanical properties of high tensile strength, elongation and good shape recovery by elasticity. The PVA used had a degree of polymerization of 2500 and a degree of saponification of 99.5 mol%. The solution was obtained by dissolving 7.5 g of PVA in 80 g of water, this was frozen at –50°C for 3 h and then warmed up to room temperature over 10h. This freezing–thawing process was repeated once again and a hydrogel was synthesized. The hydrogel had a water content of about 90 wt%. Its tensile strength was 0.6 MPa and the elongation at break was 130%. The shape of the hydrogel which was deformed by an external force recovered in a short time when it was released from the force. This recovery had good persistence and repeatability. Applying these properties a strain sensor and a gas pressure sensor were tested. Furthermore, a PVA hydrogel rod containing polyacrylic acid was used as a bending actuator. This hydrogel had the ability to deform when direct current was applied.