高强度/pH敏感性氧化石墨烯纳米复合双网络水凝胶的制备

通过自由基溶液聚合法,在氧化石墨烯(GO)水溶液中合成聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯(PDMA/GO)纳米复合第一网络水凝胶,之后以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂引入化学交联聚丙烯酸(PAA)作为第二网络制备高强度的GO纳米复合双网络水凝胶。通过热重分析、力学性能测试、pH敏感性研究了第二单体AA和GO浓度对GO纳米复合双网络水凝胶性能的影响。结果发现,热稳定性、力学性能随GO含量的增加而增加,随AA含量的增加先增加后减小。当pH4.25时,GO纳米复合双网络水凝胶具有pH敏感性。     

高强度聚N,N-二甲基丙烯酰胺/氧化石墨烯复合水凝胶的制备

以N,N-二甲基丙烯酰胺(DMA)为单体,N,N-胱胺二丙烯酰胺(CBA)为交联剂,在氧化石墨烯(GO)水分散液中进行自由基原位聚合,制备了高强度PDMA/GO复合水凝胶,研究了GO和交联剂CBA的含量对复合水凝胶性能的影响。结果表明,复合水凝胶的热稳定性、拉伸强度和压缩强度随GO和CBA含量的增加而增加,其平衡溶胀比随GO含量的增加而减小。利用CBA的二硫键可以还原断裂的性质,通过热重分析测定了PDMA在GO表面的接枝效率。结果表明,GO不是简单共混在水凝胶中,而是起到了交联剂的作用,使得复合水凝胶具有优良的拉伸强度和压缩强度。     

聚合物智能纳米凝胶的反相微乳液聚合法合成与性能EI北大核心CSCD

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用反相微乳液聚合将丙烯酰胺(AM)、衣康酸(IA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚制备pH/温度双重刺激响应性智能纳米凝胶;探讨了IA和NIPAM质量比对智能纳米凝胶吸水率、吸盐率以及对温度和pH敏感性的影响,并通过透射电镜、热重分析对智能纳米凝胶的形貌和热稳定性进行了表征。结果表明,随着IA和NIPAM质量比的增加,智能纳米凝胶的吸水率和pH敏感性增加,吸盐率和温度敏感性降低,智能纳米凝胶表现出较明显的pH/温度双重刺激响应性。当吸水溶胀时间从1 h增加到5 h,智能纳米凝胶的平均粒径从0.54μm增加到8.08μm,能够满足渗透率小于1×10-3μm2、孔喉半径小于8μm的特低渗透油藏调剖堵水的要求。透射电镜表明,智能纳米凝胶基本为球形,形状较规整,粒径范围为30 nm^75 nm,平均粒径为47 nm;热重分析表明,智能纳米凝胶具有良好的热稳定性。     

氧化石墨烯/聚丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸复合水凝胶

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,采用自由基引发聚合,使丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)在氧化石墨烯(GO)水溶液中进行共聚,制备了GO/PAM/PMAA复合水凝胶。研究了GO、MAA和BIS含量对复合水凝胶性能的影响。结果表明,GO/PAM/PMAA复合水凝胶具有三维网络结构,表现出pH敏感性,具有较好的药物缓释性能;热稳定性、力学性能随GO、BIS含量的增加而增强;平衡溶胀比随GO、BIS含量的增加而降低,随MAA含量的增加先增大,后减小,当n(AM)∶n(MAA)=10∶1时达到最大值。     

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。     

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。     

壳聚糖接枝丙烯酰胺/二甲基二烯丙基氯化铵水凝胶的辐射合成及溶胀性能

采用γ射线辐照法,以壳聚糖(CTS),丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDACC)为原料,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,制备了壳聚糖-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵(CTS-AM-DMDAAC)水凝胶。研究了吸收剂量、单体配比、交联剂用量等因素对水凝胶溶胀性能的影响,并考察了水凝胶的环境响应性。结果表明,制备水凝胶的适宜条件为吸收剂量为4kGy,总单体AM和DMDAAC中AM与DMDAAC质量比为2.33∶1,总单体与CTS质量比2.67∶1、MBA用量为总单体质量的2.5%,在此条件下,制得的水凝胶溶胀度最高;CTS-AM-DMDAAC水凝胶对pH值和离子强度具有良好的敏感性。     

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。     

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

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。     

N-羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸智能水凝胶的合成及性能研究

以N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)和丙烯酸(AA)为聚合单体,过硫酸铵(APS)和N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TEMED)为引发体系,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂采用自由基水溶液聚合法合成了p(N-MAM-co-AA)水凝胶。研究了APS、MBA的用量、单体浓度与单体配比、溶液pH值和温度对水凝胶溶胀性能的影响,同时还研究了凝胶的溶胀-退溶胀动力学。     

RAFT聚合制备Fe_3O_4/GO-POEGMA复合凝胶

原位合成了Fe3O4磁性纳米粒子修饰的氧化石墨烯(GO)复合物,并以聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)作为反应单体,聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(OEGDMA)为交联剂,S-1-十二烷基-S′-(α,α′-二甲基-α″-乙酸)三硫代碳酸酯(TTC)作为RAFT试剂,通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)合成Fe3O4/GO增强的POEGMA复合凝胶。通过红外光谱、透射电镜等研究了产物的结构和形貌,测试了复合凝胶的磁性能与力学性能,探讨了聚合反应温度、交联度以及Fe3O4/GO复合物含量对复合凝胶力学性能的影响。结果显示,交联度增加,复合凝胶力学性能提高;50℃反应,复合凝胶力学性能随Fe3O4/GO复合物含量增加而提高;升高反应温度,复合凝胶结构变得不均匀,力学性能降低,并且Fe3O4/GO复合物的含量对力学性能的影响也变得复杂。     

前端聚合法制备聚(N-乙烯基己内酰胺-co-N,N-二甲基丙烯酰胺)智能水凝胶

本工作采用前端聚合法制备聚(N-乙烯基己内酰胺-co-N,N-二甲基丙烯酰胺)智能水凝胶,针对两种单体,即N-乙烯基己内酰胺( N-VCL)和N, N-二甲基丙烯酰胺(DMAA),研究了单体物质的量比、交联剂和引发剂用量对前端聚合参数以及共聚水凝胶性能的影响,并用阿司匹林作为模型药物,评价了共聚物水凝胶对阿司匹林的负载和缓释效果.实验表明,共聚产物具有温度敏感性,相转变温度在25～40 ℃之间,单体N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)加入之后,凝胶对温度刺激的敏感性响应更为明显.随单体DMAA含量的增加,波温、波速也升高,温室溶胀率增加.当n(N-VCL) ∶ n(DMAA)=5 ∶5时,水凝胶的温敏性最好;随交联剂用量的增大,共聚凝胶室温溶胀能力、温敏性均有所降低;随引发剂用量的增加,相变温度升高.随单体DMAA比例增加,在25 ℃和37 ℃两种温度下凝胶载药量均增加,但就释药效果而言,在37 ℃下凝胶释药效率更高,总释药率也更高.     

物理/化学复合交联剂配比对凝胶温敏性的影响

采用化学交联剂亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和物理交联剂无机纳米黏土硅酸镁锂(LMSH)复配制备聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)水凝胶。随m(MBA)∶m(LMSH)的质量比由9∶1降至为1∶9,水凝胶的透光度和溶胀度增加。凝胶的内部形态取决于交联剂配比,孔洞尺寸随LMSH含量增加而增加。当m(MBA)∶m(LMSH)的质量比为9∶1和1∶9时,温度脉冲响应性最好,但m(MBA)∶m(LMSH)的质量比为1∶9时凝胶对温度的响应最为敏感,20℃下的储能模量最高。DSC结果表明体积相转变温度(VPTT)均在33℃左右,但VPTT范围随LMSH含量增加而窄化。     

反应条件对海藻酸钠/聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶温度及pH敏感性能的影响研究

以海藻酸钠(SA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为原料,采用水溶液聚合法制备了具有温度和pH值双重敏感性的海藻酸钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶.在不同温度、不同pH值条件下,考察了单体浓度、交联剂用量、引发剂用量和反应温度对该凝胶溶胀度的影响,结果表明,凝胶有良好的温度和pH敏感性能,单体浓度、交联剂用量、引发剂用量和反应温度对凝胶的溶胀度均有较大影响.     

电场敏感性AM/DMDAAC共聚水凝胶的合成和性能

以丙烯酰胺(AM)和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合法制备了AM/DMDAAC水凝胶。考察了样品水凝胶的离子强度敏感性和pH敏感性,以及在外加直流电场刺激下的消溶胀动力学。结果表明,样品水凝胶具有灵敏的离子强度敏感性,在NaCl质量分数为0.3%左右发生体积相变;对pH变化不敏感,具有很好的酸碱耐受性;DM-DAAC单体含量对水凝胶的电敏感性能有显著影响。     

壳聚糖/聚乙二醇马来酸酐双酯-N-乙烯基吡咯烷酮双网络水凝胶的力学性能增强及智能响应性

先以壳聚糖(CS)用戊二醛(GA)交联为刚性网络,后将聚乙二醇马来酸酐双酯(mah PEGmah)与N-乙烯基吡咯烷酮(VP)的共聚物交联成柔性网络,合成了一种高强度且具有p H值、电场敏感性的智能型双网络水凝胶。利用红外光谱、扫描电镜表征了凝胶的化学结构和内部形态;X射线衍射研究了凝胶的结晶性能;研究了凝胶的力学性能及其影响因素,探讨了凝胶的p H值、电场敏感性能。研究结果表明,当CS含量为20%,GA用量为0.2 g GA/g CS,PEG相对分子质量为1000,BIS用量为0.5%时,所制备凝胶的压缩强度可达9.3 MPa。随着PEG相对分子质量的增加,凝胶的p H值敏感性增强;随CS交联度的增加,凝胶的最大弯曲角和电场敏感性先增加后降低。     

高强度温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺/SiO_2纳米复合水凝胶的制备表征及形状记忆行为

使用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)对Si O2纳米粒子(SNPs)进行表面改性,获得带有双键的功能化Si O2纳米粒子(F-SNPs),然后将N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)在F-SNPs分散液中原位自由基聚合,获得了高强度的PNIPA/Si O2纳米复合水凝胶(FS-NC gel)。力学性能测试与溶胀实验结果表明,与使用有机交联剂和未功能化的Si O2纳米粒子交联的水凝胶相比,FS-NC gel的力学性质明显提高,其拉伸强度和压缩强度最高可达205 k Pa和7.8 MPa,同时保持了PNIPA纳米复合水凝胶的快速响应性和温度敏感性。此外,水凝胶还表现出水驱动的形状记忆行为。     

氧化石墨烯增强PVA-PAA复合水凝胶的制备及性能研究

水凝胶具有高含水、低摩擦、良好生物相容性等优良性能,被认为是最具潜力的软骨修复材料,但传统水凝胶因为力学强度低限制了其应用。本实验将氧化石墨烯(GO)作为增强剂,通过冷冻-解冻与退火法相结合制备了高强度的聚乙烯醇-聚丙烯酸-氧化石墨烯(PVA-PAA-GO)复合水凝胶。结果表明:PVA-PAA-GO复合水凝胶具有多孔网状结构和良好的力学强度,随着GO含量的增加,复合水凝胶的力学强度呈先上升后下降的趋势,GO含量为0.05%时,力学强度可达34 MPa,GO含量为0.05%、1%时,PVA-PAA-GO复合水凝胶的损耗因子小于0.1,与天然软骨的动态力学性能相似。     

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。     

Poly(DMAEMA-co-VP)/Fe_3O_4纳米复合水凝胶的制备及性能

以甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)、4-乙烯基吡啶(VP)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,在Fe_3O_4纳米粒子分散液中原位共聚制备了具有温度、pH、磁场三重响应性的纳米复合水凝胶。对纳米复合水凝胶的溶胀性能、温敏性、pH敏感性、磁场响应性等性能进行了研究,进而考察了纳米复合水凝胶对重金属离子(Cu~(2+))的吸附脱附行为。结果表明,纳米复合水凝胶具有良好的温敏性、pH敏感性和磁场响应性,并且对重金属离子(Cu~(2+))有可逆的吸附-脱附作用。