F68大单体/HEMA共聚水凝胶的制备及性能研究（Ⅱ）：pH敏感性

以Pluronic F68与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）反应制备可光聚合的F68/GMA大分子单体,再在水溶液中与pH敏感性丙烯酸（AA）单体和甲基丙烯酸β-羟乙酯（HEMA）经紫外光原位聚合制备温度敏感水凝胶。详细地研究了水凝胶在不同pH下的溶胀性能。溶胀动力学测量的结果表明：该水凝胶在具有温度响应性的同时还具有pH响应性且具有可逆性。     

β-环糊精聚合物/丙烯酰胺（AAm）/AA共聚水凝胶的制备与应用

以线性环糊精聚合物（PCD）与甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的反应制备可光聚合的PCD-g-GMA大单体,再加入不同量的共单体丙烯酸及丙烯酰胺,采用光聚合技术制备pH敏感水凝胶。本文对水凝胶的溶胀性能进行了测试,并初步探讨了对甲基橙及碱性品红的吸附性能。结果表明：该凝胶具有PH快迅响应及能更好的包合碱性品红染料。     

P(LA-PEG-LA)/NIPA共聚水凝胶的合成及其性能

以丙交酯(LA)和聚乙二醇(PEG)为单体,通过微波辅助合成P(LA-PEG-LA)寡聚聚酯,然后与丙烯酰氯反应制备能够自聚形成水凝胶的大分子单体.所制备的寡居聚酯及大分子单体均经FT-IR及1H NMR表征.制备的大分子单体与N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)共聚制备一系列水凝胶.在大分子单体投料量较低时,水凝胶表现出PNIPA的低临界溶解温度(LCST)特性,并具有很高的吸水溶胀率.在大分子单体投料量高于NIPA时,在NIPA的LCST以上,这一系列水凝胶不收缩,反而呈现出更大的溶胀率.     

基于PLA-b-PEG星型大分子单体的水凝胶的制备与表征

以辛酸亚锡[Sn(Oct)2]为催化剂,通过星型聚乙二醇(PEG)为引发剂引发丙交酯(LA)开环聚合,用水终止反应后再加入甲基丙烯酸酐反应即可得到甲基丙烯酰基封端的星型PEG-b-PLA大分子单体.加入光引发剂后,大分子单体的水溶液在紫外光的作用可快速固化形成水凝胶.实验表明:凝胶的质量分数随着光照时间的延长而增加;凝胶的平衡溶胀比随丙交酯的聚合度的增加而降低.XRD分析表明干胶和大分子单体的晶体结构相似.     

pH/温度双重敏感高分子水凝胶的合成及性能

选用具有优良pH敏感的丙烯酸(AAc)及温敏性的N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)为基本原料,制备了pH/温度双重敏感水凝胶,系统研究了丙烯酸系水凝胶的基本物理性能(密度、平均分子量、交联密度、平衡态水含量、固定电荷密度等),表征了水凝胶在不同离子强度下的溶胀、退溶胀性能,并对其响应机理进行了探讨,同时对水凝胶的机械性能进行测试。结果表明:pH/温度双重敏感水凝胶的溶胀情况受pH值和温度2个因素控制,在同一温度下,pH值越高,溶胀率越高;在同一pH值下,温度越高,溶胀率越低。     

基于纤维素的温敏性互穿网络水凝胶的制备与表征

报道了一种新型的制备温敏性互穿网络(IPN)纤维素水凝胶的方法.首先分别用马来酸糠酰胺(SFA)及N-丙氨酸基马来酰亚胺(AMI)对羟丙基甲基纤维素(HPMC)进行修饰,合成了含有双烯体基团及亲双烯体基团的羟丙基甲基纤维素,即HPMC-SFA及HPMC-AMI,然后将HPMC-SFA、HPMC-AMI、单体N-异丙基丙烯酰胺、交联剂聚乙二醇二甲基丙烯酸酯及光引发剂溶解于水中,将溶液升温到50℃,通过Diels-Alder反应发生凝胶化,形成第一网络;接着在紫外光下,引发单体及交联剂的聚合,形成第二网络.通过FTIR、SEM、流变仪对形成的水凝胶进行表征.溶胀动力学性能研究表明,该水凝胶微球具有较好的溶胀性能,并且其溶胀度随温度的升高而降低.基于Diels-Alder反应及光聚合的优点,报道的制备IPN水凝胶的方法在生物材料的制备中具有广泛的应用前景.     

支化聚乙烯亚胺(PEI)阳离子水凝胶的制备及性能研究

将支化聚乙烯亚胺(PEI)、丙烯酸(AA)、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(PEGA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)交联剂和光引发剂2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮共混合,通过紫外光引发的自由基聚合制备了一种基于支化聚乙烯亚胺的阳离子水凝胶P(AA-PEI)/PPEGA.作为对比,也制备了不含支化聚乙烯亚胺的PAA/PPEGA水凝胶.采用流变仪对水凝胶的力学性能进行测试.结果表明:PEI与PAA的第二重交联赋予水凝胶更好的力学性能,储存模量提高了50%,达到6 kPa.对重金属Cu~(2+)离子的吸附实验表明,P(AA-PEI)/PPEGA水凝胶能有效地清除水溶液中的Cu~(2+)离子.     

温敏性水凝胶制备及灭火性能研究

为了扩展胶体灭火剂应用范围,进一步提高灭火效率,采用相分离法合成了P(NIPA-coSA)温敏性高分子水凝胶.采用FT-IR傅里叶红外光谱、表面张力仪和黏度仪表征了产物结构、温敏性能及相关物理参数.根据GB 17835—2008搭建了A类灭火实验台,并对比研究了水、普通胶体和温敏性水凝胶的灭火效果.结果表明:合成产物为目标产物P(NIPA-co-SA);环境温度超过临界相转变温度后,水凝胶发生体积相转变而凝胶化,表面张力低、黏度大;作为温度敏感性泡沫液最佳使用质量分数为0.3%,能够有效扑救A类固体火灾,灭火效果优于水及普通胶体灭火剂.     

PVA/壳聚糖/淀粉水凝胶的制备和性能

采用反复冷冻-解冻法制备了一系列的PVA/壳聚糖/淀粉水凝胶.测试了共混膜的力学性能、脱水率和溶胀度.结果表明:壳聚糖含量为2.7%的水凝胶具有最大的断裂延伸率,拉伸强度也较高.淀粉和壳聚糖的加入,改变了复合水凝胶的脱水率和溶胀度.     

物理/化学共交联水凝胶的溶胀性能

以物理交联剂锂皂石（hectorite）和化学交联剂亚甲基双丙烯酰胺（MBA）共同作为交联剂,在水溶液中通过自由基聚合制备聚异丙基丙烯酰胺水凝胶,并采用称重法研究了水凝胶的（消）溶胀和刺激响应性行为．结果表明,所得水凝胶的溶胀度介于分别以hectorite和MBA制备的水凝胶之间,消溶胀度变化曲线和MBA交联水凝胶相近,在20℃和40℃交替刺激下表现出良好的溶胀一消溶胀行为．     

聚衣康酸/聚丙烯酸互穿网络水凝胶的研究

以聚衣康酸（PIAc）网络为基础，通过分步互穿聚合物网络（IPN）技术引入了聚丙烯酸（PAAc）网络，制得了一种新的由具有同种官能团的2种聚合物互穿而成的全IPN水凝胶。通过研究聚衣康酸水凝胶、聚丙烯酸水凝胶和IPN水凝胶在不同pH条件下的溶胀性能，发现3种水凝胶随着pH增加，溶胀率变大，均表现出pH敏感性。IPN水凝胶的溶胀规律与聚衣康酸、聚丙烯酸水凝胶的溶胀规律相比有明显的差别。     

聚吡咯/石墨烯复合水凝胶的制备与性能

先通过软模板法制备具有纳米管状结构的聚吡咯（PPy）,再以此PPy与氧化石墨烯（GO）为前驱物,通过水热法制备具有三维结构的聚吡咯/石墨烯（PG）复合水凝胶。研究了PPy用量对复合水凝胶的影响。利用扫描电子显微镜对其形貌进行表征,用循环伏安法和恒电流充放电法对复合凝胶的电化学性能进行了研究。结果表明,当m（PPy）∶m（GO）在1.5∶1到2.5∶1之间时,可以形成完整的PG复合水凝胶,复合水凝胶可承受自身重量约1 000倍的压力。PG复合水凝胶具有良好的电化学性能,当恒电流充放电测试的电流密度增加到20 A/g时,复合水凝胶的比电容仍然大于400 F/g。这些结果表明PG复合水凝胶在超级电容器领域有着较好的应用前景。     

磷掺杂还原氧化石墨烯/聚苯胺复合水凝胶的制备及性能研究

石墨烯/聚苯胺复合材料作为超级电容器的自支撑电极材料具有巨大的潜力。以磷酸为磷源的水热还原法制备磷掺杂还原氧化石墨烯(P-rGO)水凝胶,再以P-rGO水凝胶为基质在3种溶剂(正己烷、水和四氯化碳)中负载聚苯胺,合成磷掺杂还原氧化石墨烯/聚苯胺(P-rGO/PANI)复合水凝胶。利用X射线衍射、扫描电子显微镜表征产物的微观形貌与结构,运用电化学工作站测试该材料的电化学性能。以1 mol/L的H₂SO₄溶液为电解质,经过1 000圈循环测试后,材料的比电容保持率均为81%以上,表明其有作为超级电容器电极材料的潜质。该研究为开发出低成本、高性能的超级电容器电极材料提供了实验依据和理论指导。     

聚醚-壳聚糖水凝胶溶胀性能的研究

以壳聚糖和聚醚为原料,戊二醛为交联剂,在醋酸溶液中合成了聚醚-壳聚糖水凝胶.研究了凝胶温度、聚醚与壳聚糖的质量比、交联剂浓度等对半互穿网络水凝胶溶胀性能的影响,并采用正交实验对工艺条件进行了优化.实验结果表明:反应温度为45℃,聚醚和壳聚糖的质量比为0.4,戊二醛浓度为0.05 mol/L,其凝胶溶胀度最大.聚醚-壳聚糖凝胶是pH敏感性水凝胶.     

高强度P(AA-co-AM)水凝胶的合成及性能优化

以相对分子质量较大的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)为交联剂,研究P(AA-co-AM)水凝胶的制备,以提高其机械强度.通过单因素实验,考察AA中和度、单体比例等因素对P(AA-co-AM)水凝胶强度和吸水倍率的影响.研究结果表明,当丙烯酸中和度为80％、n(AM)/n(AA)为2.5、引发剂用量为0.5％、n[(NH4)2S2O8]/n[Na2SO3]为1.0、反应温度为50℃、交联剂用量为0.6％时,水凝胶的强度及吸水倍率最好.     

透明质酸基双网络水凝胶的制备及性能

为提高水凝胶的稳定性和力学性能,扩展其应用,以天然多糖透明质酸(HA)、L-天冬氨酸(L-ASP)、丙烯酰胺(AM)为基础原料,以Zn²⁺为物理交联剂,以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为化学交联剂,设计了一种物理-化学交联双网络(DN)水凝胶,并研究了Zn²⁺浓度对水凝胶性能的影响。结果表明：水凝胶具有均匀致密和强韧的孔道结构,孔径约为10～20μm;水凝胶具有良好的热稳定性,且热稳定性与Zn²⁺浓度有关,Zn²⁺浓度越高,热稳定性越好;水凝胶具有良好的力学性能和剪切稀化特性,提高Zn²⁺浓度,可以提高水凝胶的力学强度;水凝胶具有良好的溶胀能力,溶胀过程由扩散和松弛共同控制;水凝胶具有良好的保水性,能够保持水分在30～50 h左右,并且保水率与Zn²⁺浓度呈负相关;此外,水凝胶具有一定的pH敏感性,在碱性环境中溶胀受到阻碍。     

PAA/CS/GO水凝胶的制备及其吸附性能

为了克服壳聚糖在酸性条件下不稳定的缺点,提高氧化石墨烯的分散性能,提升壳聚糖/氧化石墨烯体系对亚甲基蓝的吸附性能,利用自由基聚合和热交联法将丙烯酸（AA）引入壳聚糖（CS）/氧化石墨烯（GO）体系,制备了聚丙烯酸（PAA）/CS/GO水凝胶,并采用电子扫描电镜和傅里叶变换红外光谱对水凝胶的表面结构及化学成分进行了表征,探究了丙烯酸用量、pH值、吸附时间、染料浓度和温度对水凝胶吸附亚甲基蓝容量的影响。结果表明：PAA/CS/GO水凝胶内部成功引入了大量羧酸基团,内部充满孔洞结构并具有稳定性和极佳的吸水溶胀性能;吸附实验表明,丙烯酸剂量为12 mL时制备的PAA/CS/GO水凝胶在温度为333 K时对亚甲基蓝（MB）具有最佳吸附效果,吸附量达到了771.5 mg/g;同时该水凝胶对亚甲基蓝的吸附过程遵循拟二阶动力学模型和Freundlich等温吸附模型。吸附机理研究发现,静电作用力、氢键、共轭作用和孔隙结构是高吸附性能的主要影响作用力。     

聚吡咯/纤维素水凝胶的制备及其太阳能驱动水蒸发性能

使用化学氧化法合成光热转换材料聚吡咯(PPy),通过化学交联制备聚吡咯/纤维素复合水凝胶(PCG)作为太阳能蒸发器。PCG具有优异的光吸收性能,当纤维素质量分数为3%、m(PPy)/m(纤维素)为0.3∶1时,蒸发速率最高,在一个太阳光强下可达到1.86 kg/(m²·h),经过20次循环测试后蒸发速率保持稳定,表现出优异的循环稳定性。此外,PCG在海水脱盐与印染废水处理方面有巨大的应用价值。