超吸水性纤维素基水凝胶的制备及其性能研究

在氢氧化钠/尿素/水和体系(NaOH/urea/H_2O)碱性环境中,使用化学交联方法制备具有超吸水性和自愈合行为的羧甲基纤维素和纤维素(CMC/CEL)水凝胶。在这个领域研究的一个重点是水凝胶的超吸水性,研究了水凝胶的合成机理、外观形态、结构、溶胀性能。     

氧化石墨烯/纤维素/氧化锌水凝胶的制备 及其吸附-光催化性能

采用水热法制备环境友好型氧化石墨烯/纤维素/氧化锌水凝胶复合材料, 研究了该复合材料对亚甲基蓝 (methylene blue, MB) 的吸附-光催化降解性能。利用扫描电子显微镜、X 射线衍射等对复合水凝胶材料进行结构表 征。结果表明, 氧化石墨烯的引入抑制了氧化锌的团聚, 同时与纤维素结合增大了表面积, 有助于固定光催化剂以 及能够与污染物更好地结合。水凝胶独特的多孔结构具有很好的吸附效果, 将其作为光催化剂, 经500 W 氙灯照射 300 min 基本可将MB 分子完全降解。经过5 次循环使用后水凝胶的形状与第1 次使用时外观形状基本相同, 同时 催化效率也没有明显降低。因此, 制备的石墨烯/纤维素/氧化锌可作为一种环保、稳定、易回收的光催化剂和吸附 剂用于去除MB, 该水凝胶在块状催化剂降解染料废水中具有广阔的应用前景。     

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。     

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.     

碱木质素基聚氨酯泡沫塑料的制备和性能表征

通过热重失重率（TG）和失重速率（DTG）曲线得,碱木质素基聚氨酯泡沫塑料起始分解温度和峰值分解温度分别为250℃和370℃,结果表明,材料热稳定性、保温性能较好。通过压缩试验,碱木质素基聚氨酯泡沫塑料的10％压缩强度蛳为203kPa。通过对加载后碱木质素基聚氨酯泡沫塑料进行扫描电镜分析,探讨增强机理。     

碳纳米管/多孔纤维素凝胶材料的制备及其蒸发性能

以微晶纤维素(MCC)为基体材料、碳纳米管(CNTs)为光热转换材料,通过溶胶-凝胶法制备出用于太阳能水蒸发的碳纳米管/多孔纤维素凝胶材料(CNTs-PCG)。扫描电镜图像显示该材料具有蜂窝状的多级孔隙,可以快速吸水。太阳能水蒸发测试和红外热像测试显示该材料在1 kW/m~2的光照强度下,具有优异的蒸发性能与较高的蒸发效率:当CNTs质量分数为0.2%时,CNTs-PCG最高的水蒸发速率为1.274 kg/(m~2·h),是纯水对照组的4.2倍,水蒸发效率为82.3%,材料最高温度可达44.4℃。     

硅水溶胶体系的制备及其性能表征

以硅酸乙酯(TEOS)为水解前驱体,制备了有机硅水溶胶体系.测定陈化过程中的溶胶粒径,研究反应物浓度、反应温度和电解质溶液对溶胶的形成过程和性能的影响,利用傅里叶红外光谱(FTIR)表征形成的凝胶结构.结果表明:控制反应物中水的用量和反应温度可以改变溶胶的水解速率和聚集速率,使胶凝化时间发生变化;溶胶体系中加入一定量的电解质溶液,能改变溶胶体系的 pH 值,胶凝时间由6 d缩短到2 h以内.     

水凝胶-固定化酶复合物的制备和性能研究

采用原位复合的方法,将固定有葡萄糖氧化酶(GOD)的多孔SiO_2荧光纳米复合粒子复合在具有温度响应的智能水凝胶聚-N-异丙基丙烯酰胺中,制备了水凝胶-固定化酶复合物。利用场发射扫描电镜、红外光谱和DSC差热分析仪等对其进行表征。研究了pH、温度和给酶量对复合物催化性能的影响,获得了复合物的最佳制备条件。研究了在不同温度下复合物对葡萄糖氧化的酶催化开-关效应。为研制检测葡萄糖和胆固醇的多参数光纤生物传感器打下了基础。     

纤维素/石墨烯多孔复合气凝胶的制备与表征

通过对高纯鳞片石墨(GE)进行化学处理,制备氧化石墨烯(GO)和还原石墨烯(rGO);以针叶木纤维素为基体,GO、rGO为掺杂剂,制备了纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶(C/GO)与纤维素/还原石墨烯复合气凝胶(C/rGO)。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析、杨氏弹性模量对制得气凝胶的结构、形貌、热稳定性和强度性能进行了系统表征。结果表明,GO和rGO依靠氢键结合和纤维素的分散作用在纤维素基体中均匀分散,形成稳定的多孔复合结构;通过杨氏弹性模量确定较适GO、rGO掺杂比均为纤维素的1%,此时C/rGO的杨氏弹性模量为53.26 MPa,是C/GO的1.6倍、纯纤维素气凝胶(CA)的5.4倍。GO、rGO的掺杂在一定程度上提高了纤维素气凝胶的热稳定性。     

纳米TiO2的溶胶-凝胶法制备及其表征

以钛酸正丁酯（TNB）-去离子水-盐酸-乙酰丙酮（Acac）的乙醇溶液为反应体系,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2溶胶颗粒。通过DLS、XRD和HRTEM等表征手段对TiO2颗粒的生成过程、其粒径和晶型的调控等方面进行研究。发现低温环境下TiO2的生成主要经历水解反应形成螯合物、缩合反应生成TiO2溶胶、TiO2溶胶颗粒融合这三个阶段。并且通过调节反应温度和催化剂浓度,可在无需高温锻烧的情况下,制得具有典型锐钛矿晶型的高分散性TiO2溶胶颗粒。     

甲基纤维素-海藻酸钠复合膜的制备及其性能研究

以甲基纤维素(MC)与海藻酸钠(AG)为原料,在不同质量投料比、不同酸度、含不同浓度交联剂的条件下,制备复合膜。实验表明,用CaCl2作交联剂时,组分中甲基纤维素含量高,酸度低,交联剂含量低的配方制成的膜性能优;当组分中海藻酸钠含量高,有一定酸度,并应加入一定量的交联剂所制的膜性能优。最佳成膜的条件是:(1)MC:AG=1:4,用1%的乙酸溶解组分,并加0.05%的交联剂;(2)MC:AG=4:1,用蒸馏水溶解组分,并加入0.025%的交联剂。释药率最高的组分是MC:AG=1:4,可以达到66.42%。药物包封率最高的组分是MC:AG=4:1的组分,可以达到63.16%。     

纤维素-氨基硫脲吸附材料的制备及其性能评价

为获得对Cu~(2+)具有良好吸附性能的吸附材料,采用戊二醛化学交联氨基硫脲并与竹浆纤维素进行反应,制备纤维素-氨基硫脲吸附材料(Bamboo pulp cellulose-g-thiosemicarbazide, BPC-g-TSC)。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅立叶红外吸收光谱(FT-IR)仪和有机元素分析仪对竹浆纤维素和BPC-g-TSC进行表征分析,并研究了不同条件(pH值、接触时间、Cu~(2+)初始浓度等)对Cu~(2+)吸附性能的影响。结果表明:纤维素被氨基硫脲成功修饰;BPC-g-TSC对Cu~(2+)的吸附最佳pH值为7,在吸附4 h后基本达到吸附平衡,平衡吸附量为51.40 mg/g;吸附过程较好地符合准二级动力学模型和朗格缪尔等温吸附模型,说明吸附过程主要是以单层的表面吸附和化学吸附为主,理论最大吸附容量为121.95 mg/g。通过该研究可制备出一种对Cu~(2+)具有良好吸附性能的吸附材料,在废水处理领域具有潜在的应用前景。     

纤维素-二氧化硅复合颗粒的制备与表征

探索了可用作色谱填料的纤维素-SiO2复合颗粒的制备方法,将纤维素和硅胶溶于NaOH／尿素体系中,得到纤维素-SiO2溶液,用溶胶一凝胶转相法制得复合颗粒．研究了乳化剂用量、搅拌转速、纤维素分子量以及纤维素和SiO2的投料比对所制备的复合颗粒粒径和形貌的影响,以扫描电镜、粒径分析等对复合颗粒进行了表征．发现粘度小的分散相和分子量小的纤维素适合制备粒径大的复合颗粒,反之亦然．当纤维素与SiOz的投料比大于3：1时,复合颗粒呈球形,小于3：1时,多数颗粒的形状为无定形;当乳化剂Span80的用量为10％,搅拌转速为600r／min时,复合颗粒的形状较规则．在不同的条件下,所制备颗粒的体积平均粒径为9～45μm,比表面积在110～4802／g之间．调节乳化剂用量、搅拌转速、纤维素分子量以及纤维素与SiO2的投料比,能制备出粒径适当、比表面积大的复合颗粒,这些颗粒具有介孔结构,且孔径分布较均匀,机械强度高,适合用作色谱分离填料．     

聚丙烯酸／细菌纤维素复合凝胶的制备与性能

通过在聚丙烯酸（PAA）聚合过程中添加细菌纤维素（BC）,制备PAA／BC复合凝胶,并研究无机填料蒙脱土（MMT）、硅藻土对PAA／BC复合凝胶的影响．结果表明：PAA／BC复合凝胶与PAA凝胶相比,吸水性能及保水性能均有一定程度的提高,BC用量为0．4％N,该复合凝胶的吸水及保水性能综合最佳．添加MMT、硅藻土的PAA／BC复合凝胶的吸水及保水性能均有提高,同样用量的MMT对凝胶的吸水性能提高更明显,而硅藻土对凝胶的保水性能提高更明显．SEM的微观结构分析验证了上述结果．     

交联透明质酸凝胶薄膜的制备和性能表征

用己二酸二酰肼（ADH）对透明质酸（HA）进行化学修饰,研究不同交联程度HA．ADH的理化性质．用溶剂挥发法制备出HA—ADH薄膜．经差示扫描量热仪DSC分析得知,交联后产物的微观结构发生了明显改变．该薄膜在缓冲溶液中发生溶胀,有很强的吸水能力,扫描电镜SEM图显示溶胀的薄膜呈现高度多孔的网状结构．粘度法测定HA和HA-ADH的特性粘数[η]分别为14．69dL／g和20．21dL／g．改性后HA-ADH薄膜的溶解性比HA薄膜的溶解性能明显降低,可使得高聚物在体内的存留时间增长．     

双酚A印迹水凝胶膜的制备与表征

以光子晶体和分子印迹技术相结合,制备一种灵敏度高、特异性强、响应速度快的分子印迹光子晶体水凝胶膜（MIH）。该MIH以双酚A（BPA）为模板分子,以甲基丙烯酸（MAA）为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）为交联剂,在紫外光下进行聚合。用扫描电镜（SEM）考察MIH表面特征,紫外-可见分光光度计来探究MIH对模板分子的响应特性。结果表明：MIH形成了有序的三维网状相互贯通的孔洞结构;同时MIH具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等特点,当BPA磷酸盐缓冲液浓度从10-15mol/L增大到10-6mol/L时,MIH的布拉格衍射峰从597 nm移动到569 nm处;而在不同浓度BPA类似物（四溴双酚A）的磷酸盐缓冲液中基本上没有移动,非分子印迹光子晶体水凝胶膜（NIH）浸在不同浓度BPA磷酸盐缓冲液中,其布拉格衍射峰也基本上没有移动。     

聚乙二醇/聚丙烯酸共混水凝胶的制备与表征

用热引发水溶液聚合法制备了聚乙二醇/聚丙烯酸共混水凝胶.研究了聚乙二醇(PEG)分子量、反应时间、引发剂含量对反应转化率的影响,并对其进行了溶胀度、DSC等的表征.结果表明随着PEG分子量的增加其转化率逐渐增大,随着反应时间的增加,凝胶转化率增大,当反应进行到5 h时,转化率基本不变,当PEG和AA的含量一定时,凝胶转化率随引发剂含量的增加而增大,当引发剂含量为PEG和AA总量的0.5%左右时,凝胶转化率最大.     

甲基纤维素增强半纤维素复合膜的制备及性能表征

为改善半纤维素(Hemi)成膜性,将甲基纤维素(MC)添加到半纤维素中制备Hemi-MC复合膜,并对复合膜的成膜性、形貌、结晶度和强度等性能进行分析。结果表明,甲基纤维素含量为35%时,可形成完整连续的Hemi-MC复合膜; Hemi-MC复合膜松厚度随着甲基纤维素含量增加而降低,并且在甲基纤维素含量为75%时,Hemi-MC复合膜松厚度最低。对Hemi-MC复合膜横截面分析表明,Hemi-MC复合膜呈现层状结构,在甲基纤维素含量为75%时,复合膜层与层连接最为紧密。增加甲基纤维素含量,复合膜中半纤维素结晶度降低。甲基纤维素能提高Hemi-MC复合膜的强度性能,并且随着甲基纤维素含量增加,Hemi-MC复合膜强度增加,当甲基纤维素添加量为75%时,Hemi-MC复合膜强度达到最大值,但甲基纤维素含量继续增加,复合膜强度降低。     

聚酰亚胺的制备及其性能表征

以均苯四酸二酐(PMDA)为二酐单体,对苯二胺(PDA)为二胺单体,通过低温缩聚合成一系列聚酰胺酸(PAA)和聚酰亚胺(PI)薄膜,对其结构和力学性能进行表征。结果表明,聚酰胺酸的酰亚胺化较完全,PMDA-PDA聚酰亚胺薄膜的拉伸强度达到290 MPa。