可注射甘油磷酸钠-壳聚糖/海藻酸钠复合水凝胶的制备及性能研究

通过物理交联方法,将海藻酸钠(SA)与甘油磷酸钠-壳聚糖(GP-CS)复合制备可注射GP-CS/SA复合水凝胶,考察了物料比(GP-CS与SA的质量比)对复合水凝胶凝胶化时间、溶胶含量、微观形态、热稳定性、平衡溶胀等物理化学性能的影响。结果表明,复合水凝胶中SA比例越大,凝胶化时间越短,溶胶含量越少;扫描电镜和红外光谱分析表明,GP-CS与SA通过物理交联形成三维网络结构的水凝胶;热重分析表明,复合水凝胶与GP-CS水凝胶的热稳定性没有很显著差异;平衡溶胀实验表明,随着SA比例的增大,复合水凝胶的溶胀率和平衡溶胀率升高。GP-CS/SA复合水凝胶比单一的GP-CS水凝胶具有更高的机械强度、更好的吸水性和平衡溶胀性能。     

分子支架对聚丙烯酰胺双网络水凝胶的性能调控

通过向中性水凝胶聚丙烯酰胺(PAAm)中引入聚电解质聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(PAMPS)的方法,制备了双交联网络(双网络)聚丙烯酰胺/聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸分子支架/聚丙烯酰胺(PAAm/St-PAMPS/PAAm)水凝胶。测试了其溶胀性能,并采用拉伸-回缩滞后实验对水凝胶的力学性能与破坏原理进行了研究。结果表明:带聚电解质的PAAm/St-PAMPS/PAAm和PAAm/PAAm/St-PAMPS双网络水凝胶的体积比溶胀度都显著高于PAAm/PAAm双网络水凝胶。由拉伸-回缩滞后实验发现,PAAm/PAAm与PAAm/PAAm/St-PAMPS双网络水凝胶两层网络均匀受力直至完全破坏;而PAAm/St-PAMPS/PAAm双网络水凝胶在拉伸过程中第一层网络先破坏并耗散了能量,达到大应变后第二层网络才逐渐破坏,因此该水凝胶具有更大的断裂伸长率与拉伸强度。     

CMC-PVA-β-CD三元复合水凝胶的制备

以羧甲基纤维素（CMC）、聚乙烯醇（PVA）、β-环糊精（β-CD）为原料,在碱性条件下与环氧氯丙烷（ECH）发生交联反应,制备具有高溶胀性能的CMC-PVA-β-CD三元复合水凝胶,并研究了CMC,PVA,ECH,β-CD添加量对水凝胶溶胀性能、力学性能的影响。结果表明：加入20.0 mL水,0.52 g CMC,0.20 g PVA,1.2 mL ECH,0.24 gβ-CD时,水凝胶溶胀率最高,为2 040.62 g/g,压缩应力为7.90 kPa。与PVA-CMC二元水凝胶相比,CMC-PVA-β-CD三元水凝胶的压缩应力和结晶度均有提高。该三元复合水凝胶具有较高的溶胀率和良好的力学性能,在生物医药、消毒杀菌领域具有很高的应用价值。     

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。     

高强度耐溶胀仿软骨PVA/CS复合水凝胶的合成及性能

利用冻融循环并浸泡柠檬酸钠的方法，制备了聚乙烯醇/壳聚糖（PVA/CS）复合水凝胶。通过FTIR、XRD，DSC和SEM 表征了其结构和形貌，并测试了其机械性能。结果表明：PVA单网络水凝胶网孔尺寸在1.5~8.2 μm之间，自由水含量为76.2%，有效交联密度为0.0288 mol/L，抗拉和抗压强度仅为0.2 MPa和1.4 MPa。而复合水凝胶由于氢键与离子键的协同交联作用，其网孔尺寸和自由水含量分别降低至1.5 μm和1.45%，有效交联密度提高至0.421 mol/L，抗拉和抗压强度分别为9.3 MPa和16.6 MPa。同时，该水凝胶还具有优异的抗疲劳与耐溶胀特性，连续压缩10次以后水凝胶的抗压强度和韧性分别为初始值的88.1%和84.3%，在去离子水中溶胀平衡后的抗拉强度高达4.3 MPa。     

以鸡蛋壳为致孔剂制备多孔海藻酸钠水凝胶小球及其性能

以海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)为原料,鸡蛋壳粉末为致孔剂制备得到了多孔SA/PVA水凝胶小球,以溶胀率为主要指标,通过单因素条件实验对不同鸡蛋壳质量分数、盐酸浓度、SA/PVA质量比和交联方式等因素进行优化,确定了水凝胶小球的最佳制备条件。通过对其结构、形貌的表征,探讨了其结构与性能的关系。实验结果表明,各因素对水凝胶小球的微观形貌及溶胀率等均有一定影响,随着致孔剂用量和盐酸浓度的增大,水凝胶小球的溶胀率均呈现先增大后减小的趋势;而SA与PVA质量比不但会影响水凝胶小球的成球性能,也会影响小球孔结构;当鸡蛋壳质量分数为20%、盐酸浓度为1 mol/L、SA/PVA的质量比为1∶1.5以及采用化学交联法时,制备得到的水凝胶小球溶胀率最大,为1 033.21%,扫描电镜观察到在该条件下制备得到的小球表面具有丰富、连接紧密且稳定的多孔结构,孔形状规则且分布均匀,便于水分子在更多的渠道迅速通过,使得溶胀性能有较大改善。通过红外光谱分析揭示了交联机理：经化学交联后,Ca²⁺与SA中的—COO—形成络合,硼酸根离子与PVA交联,形成双重交联结构。通过热失重分析表明,最...     

聚乙烯醇/水杨酸/纳米二氧化钛复合水凝胶膜的制备及性能

用纳米二氧化钛(nano-TiO_2)对聚乙烯醇/水杨酸(PVA/SA)水凝胶膜进行改性,考查了不同nano-TiO_2用量的PVA/SA/nano-TiO_2复合水凝胶膜的结构与性能。结果表明:复合膜的透明度随nano-TiO_2用量的增加而降低,而其抗菌性、抗紫外线性及透气性均随nano-TiO_2用量的增加而提高;复合膜的力学性能随nano-TiO_2用量的增加呈先上升后下降的趋势,而其溶胀性却恰好与之相反;当nano-TiO_2用量为5.0%时,复合水凝胶膜的透气系数为0.737 9 m~2/(s·kPa),拉伸强度为8.44 MPa,最大紫外线透过率仅为71.12%,透光率达69.08%,对大肠杆菌与霉菌均具有较好的抑制作用,15℃时溶胀度达19.41%。     

水溶性Janus型POSS的设计合成及其对PAA/PAM水凝胶力学性能影响的研究

利用丙烯酰氧丙基多面体低聚倍半硅氧烷（Acrylo-POSS）和3-巯基-1-丙烷磺酸盐（MPS）之间的巯基点击反应，一步合成水溶性Janus型多面体低聚倍半硅氧烷（AS-POSS）。通过改变投料比可以调控AS-POSS的水溶性和双键与磺酸钠基团的物质的量比。将AS-POSS与丙烯酸（AA）和丙烯酰胺（AM）共聚制备了一系列不同AS-POSS含量的AS-POSS/PAA/PAM水凝胶，其中AS-POSS质量占单体总质量1%的1% AS-POSS/PAA/PAM水凝胶的平衡溶胀比达到512，断裂伸长率达到1074%，压缩强度为583 kPa，压缩应变为89%，屈服应变为330%，均大于对照组MBA/PAA/PAM水凝胶，表明AS-POSS的引入显著提高了水凝胶的溶胀度，明显增强了水凝胶的韧性、抗压缩性能和动态力学性能。AS-POSS/PAA/PAM水凝胶具有良好的导电性，离子电导率最高可达0.401 S/m。     

聚(N-异丙基丙烯酰胺)/海藻酸钠/黏土复合水凝胶的制备及其性能

以无机黏土为交联剂制备了聚（N-异丙基丙烯酰胺）/海藻酸钠/黏土（PINPA/SA/clay）复合水凝胶,通过红外光谱、X射线衍射和SEM对凝胶的结构和形态进行了表征,并研究了凝胶的溶胀动力学和力学性能。结果表明：黏土的结晶结构已被破坏,黏土规整的片层被剥离并在凝胶中无序分布,起到交联剂的作用;随黏土含量的增加,凝胶网络交联密度增加,孔洞的孔径减小,溶胀速度下降。另外,PINPA/SA/clay凝胶显示了良好的力学性能,断裂伸长率超过1000%。     

温度及pH敏感性互穿网络水凝胶的制备研究

采用分步法制备了聚丙烯酸/N-异丙基丙烯酰胺互穿网络水凝胶,研究了互穿网络水凝胶的溶胀性能。结果表明,当水溶液的pH增大时,水凝胶的溶胀率显著增加。在一定的温度范围内,水凝胶的溶胀率随温度升高而减小。聚丙烯酸/N-异丙基丙烯酰胺互穿网络水凝胶表现出显著的温度及pH敏感双重特性。     

BES-Na磺酸型聚氨酯复合水凝胶的制备与性能研究

以N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES-Na)和二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,原位聚合制备了一系列磺酸型水性聚氨酯(SWPU);再将丙烯酰胺(AM)引入SWPU中乳液聚合制备了一系列BES-Na磺酸型聚氨酯复合水凝胶(SWPUH)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了SWPUH的结构,研究了BES-Na含量对SWPUH水凝胶的溶胀性能、p H敏感性、离子强度敏感性以及力学性能的影响。结果表明,SWPUH6溶胀比最大,为33. 12,且较SWPUH1平衡溶胀比提升了50. 20%; SWPUH水凝胶还具有多重敏感性,BES-Na的加入能改善水凝胶的酸碱稳定性,且在不同离子强度溶液中,仍然具有较高的溶胀性能。另外,SWPUH水凝胶还具有优异的力学性能,其中SWPUH6水凝胶压缩强度达到最大3. 42 MPa,较SWPUH1压缩强度提升了约4. 5倍,拉伸强度最大值为0. 33 MPa,断裂伸长率最大达到了774%,相比SWPUH1分别提升了175%和59. 3%。     

负载白芨多糖的PU/PAM双网络水凝胶的制备与性能

采用聚乙二醇、Ymer N120、聚丙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯为原料,以三乙醇胺作交联剂合成聚氨酯(PU)预聚物,浸入白芨多糖(BSP)和丙烯酰胺(AM)混合溶液,通过自由基聚合制备了负载BSP的PU/PAM双网络水凝胶.采用FTIR、SEM对水凝胶的结构和形貌进行了表征,通过拉力试验机和生物实验对其力学性能和生物性能进行了测试.结果表明,当三乙醇胺用量为多元醇物质的量的60％时,双网络水凝胶具有高溶胀率(256％)的同时保持一定的拉伸强度(1.9 MPa)和高压缩强度(22.7 MPa).双网络水凝胶具有抗菌抗氧化作用,其中,双网络水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度分别为0.5～4.0和0.5～3.5 mm,羟基自由基清除率最高为28％;溶血率低于5％,细胞存活率最高达101.3％±3.6％,表明双网络水凝胶具有良好的生物相容性.     

BES-Na磺酸型聚氨酯复合水凝胶的制备与性能研究

以N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES-Na)和二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,原位聚合制备了一系列磺酸型水性聚氨酯(SWPU);再将丙烯酰胺(AM)引入SWPU中乳液聚合制备了一系列BES-Na磺酸型聚氨酯复合水凝胶(SWPUH)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了SWPUH的结构,研究了BES-Na含量对SWPUH水凝胶的溶胀性能、p H敏感性、离子强度敏感性以及力学性能的影响。结果表明,SWPUH6溶胀比最大,为33. 12,且较SWPUH1平衡溶胀比提升了50. 20%; SWPUH水凝胶还具有多重敏感性,BES-Na的加入能改善水凝胶的酸碱稳定性,且在不同离子强度溶液中,仍然具有较高的溶胀性能。另外,SWPUH水凝胶还具有优异的力学性能,其中SWPUH6水凝胶压缩强度达到最大3. 42 MPa,较SWPUH1压缩强度提升了约4. 5倍,拉伸强度最大值为0. 33 MPa,断裂伸长率最大达到了774%,相比SWPUH1分别提升了175%和59. 3%。     

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。     

聚环氧乙烷对PAMPS/PAM双网络水凝胶结构和性能的影响

采用紫外光引发聚合制备了含聚环氧乙烷（PEO）的聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)(PAMPS）/聚丙烯酰胺（PAM）双网络（DN）水凝胶。使用扫描电子显微镜（SEM）观察了PAMPS单网络水凝胶的结构;测定了PEO改性前后双网络水凝胶的压缩及拉伸性能。PEO改性DN凝胶的第一网络网孔上由于PEO片晶结构引起不同程度的褶皱,这种褶皱起支撑作用;PEO的分子量达到5万时,褶皱的支撑作用最佳,DN凝胶的力学性能最佳;DN凝胶的力学性能随PEO加入量先提高后下降,在PEO加入量为0.1%时,PEO片晶结构加固了DN凝胶的物理交联点,力学性能达到最大,压缩应力达到31.6 MPa;加入更多的PEO阻碍了第一网络的凝胶化,造成网络结构的不连续,从而使DN凝胶的力学性能下降。     

LED固化环氧丙烯酸酯/聚乙烯醇双网络水凝胶海洋防污涂料的研制

采用聚乙二醇二缩水甘油醚与丙烯酸反应制备了环氧丙烯酸酯（ PEGDGE-AA），然后通过 LED固化制备了 PEGDGE-AA/聚乙烯醇（ PVA）双网络水凝胶海洋防污涂层，探讨了 PEGDGE-AA与 PVA配比对防污涂层的力学性能及吸水溶胀性能的影响，并研究了防污涂层在人工海水中对硅藻生长的影响和抗硅藻附着性能。结果表明： PEGDGE-AA/PVA双网络水凝胶的拉伸强度高于 PVA单网络水凝胶，且随 PEGDGE-AA含量的增加，双网络水凝胶拉伸强度及弹性模量增加，断裂伸长率下降，吸水率下降，其中 PEGDGE-AA10PVA5双网络水凝胶的拉伸强度最高，拉伸强度在 570 kPa左右，弹性模量为 12. 7 kPa，断裂伸长率为 47. 0%。人工海水模拟实验结果证明，水凝胶涂层的存在对小新月菱型藻的生长基本无影响，但能阻碍其附着在涂层表面，所制备的 PEGDGE-AA/PVA双网络水凝胶具有较好的海洋防污能力。     

高强度耐溶胀仿软骨PVA/CS水凝胶的合成及性能

利用冻融循环并浸泡柠檬酸钠的方法,制备了聚乙烯醇/壳聚糖(PVA/CS)复合水凝胶。通过FTIR、XRD,DSC和SEM表征了其结构和形貌,并测试了其机械性能。结果表明,PVA单网络水凝胶网孔尺寸在1.5～8.2μm,自由水含量为76.2%,有效交联密度为0.0288 mol/L,抗拉和抗压强度仅为0.2和1.4 MPa。而复合水凝胶由于氢键与离子键的协同交联作用,其网孔尺寸和自由水含量分别降低至1.5μm和1.4%,有效交联密度提高至0.4210 mol/L,抗拉和抗压强度分别为9.3和16.6 MPa。同时,该水凝胶还具有优异的抗疲劳与耐溶胀特性,连续压缩10次后水凝胶的抗压强度和韧性分别为初始值的88.1%和84.3%,在去离子水中溶胀平衡后的抗拉强度高达4.3 MPa。     

3D打印纳米纤维/藻酸盐基水凝胶的制备与表征

以2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化细菌纤维素(TOBC)作为增强体,制备了一系列的纳米纤维/藻酸盐(SA)基纳米复合水凝胶,研究了TOBC对纳米复合水凝胶的微观形貌、压缩、溶胀、生物相容性等性能的影响。通过流变实验与3D打印实验探究TOBC/SA纳米复合水凝胶的可印刷能力。结果表明,TOBC的加入显著增强了SA水凝胶的压缩性能。当TOBC含量为50%时,水凝胶压缩强度可达260.9 kPa,压缩性能最优。TOBC增强了混合油墨的非牛顿性,并使触变恢复能力最高达到83%,可3D打印制造出结构可控的复杂结构。纳米复合水凝胶表现出优异的细胞相容性,在生物医用领域特别是组织再生具有潜在的应用前景。     

EDTA改性P（AA-AMPS）/SA耐水解水凝胶的制备及对Cu2 、Cr3 吸附性能测定

以海藻酸钠（SA）为原料，丙烯酸（AA）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为单体，四烯丙基溴化铵（TAAB）为交联剂，EDTA二钠为添加剂，制备了一种改性P（AA-AMPS）/SA耐水解多孔水凝胶，对制备的水凝胶吸水性能及对Cu2 、Cr3 吸附性能进行了测定，探究了凝胶吸附等温线及吸附动力学，并利用FTIR、SEM、AFM对凝胶表面形态进行分析。实验结果表明，加入SA可明显提高水凝胶的溶胀速率，制备的改性水凝胶具有优异的耐水解性能，125℃下在蒸馏水中的吸水倍率可达350.4g/g。加入改性剂EDTA二钠，增大溶液pH值均有利于提高水凝胶对Cu2 、Cr3 的吸附性能，最大吸附量分别为539.2、286.7mg/g。水凝胶对Cu2 的吸附机理符合Langmuir吸附等温式，对Cr3 的吸附更符合Freundlich模型。吸附均为自发放热过程，吸附温度升高，达吸附平衡时间缩短，吸附量略有降低。     

聚乙烯醇/膨润土杂化水凝胶的力学性能和溶胀行为

利用冷冻-解冻法制备了聚乙烯醇/膨润土杂化水凝胶. X射线衍射结果表明,膨润土以剥离形式分布在水凝胶基体中. 研究结果表明,与纯PVA5水凝胶相比,经过5个冷冻-解冻循环制备的含2%(w)膨润土的杂化水凝胶的拉伸模量、拉伸强度和断裂伸长率分别增加了44.0%, 74.2%和25.2%,而溶胀行为与5个循环的纯水凝胶相近. 含0.5%(w)膨润土的杂化水凝胶的拉伸模量和拉伸强度高于基体水凝胶,其在溶胀400 min时的溶胀度高于所有的样品.