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。     

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/多功能氧化石墨烯纳米复合智能水凝胶的制备

以甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)和丙烯酸(AA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵(APS)和亚硫酸氢钠(NaHSO3)为引发剂,在氧化石墨烯(GO)水分散液中合成了高强度GO纳米复合智能水凝胶。研究了GO和交联剂MBA含量对高强度GO纳米复合智能水凝胶力学性能、热稳定性的影响。研究表明,GO纳米复合智能水凝胶的热稳定性、力学性能,随GO或MBA含量的增加其强度增加;当pH6或pH8时,GO纳米复合智能水凝胶具有pH敏感性;GO纳米复合智能水凝胶的低临界溶解温度(LCST)约为30℃;当NaCl浓度小于0.4mol/L时GO纳米复合智能水凝胶具有明显的离子强度敏感性。     

SA/PAM/GO纳米复合水凝胶的制备和性能

用原位聚合法制备海藻酸钠(SA)/聚丙烯酰胺(PAM)/氧化石墨烯(GO)纳米复合水凝胶,用X射线衍射、原子力显微镜、红外光谱、热失重、扫描电镜等手段对GO及复合水凝胶的结构与性能进行表征,研究了GO含量对材料的结构、机械性能及溶胀性能的影响。结果表明:在聚合物体系中均匀分散的GO片层提高了分子之间的相互作用,并参与形成凝胶网络,显著提高了材料的强度与韧性。与纯SA/PAM凝胶相比,拉伸强度和断裂伸长率提高了近200%,压缩强度从2.95 MPa提高到4.3 MPa,而溶胀率随着GO量的增加呈先上升后下降的趋势,随着SA含量的增加呈上升趋势。     

聚丙烯酰胺/BiOCl复合水凝胶激光响应材料的制备与性能研究

在氯氧化铋(BiOCl)存在下,以丙烯酰胺(AM)为单体,以过硫酸钾为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过自由基聚合制备复合水凝胶并测试其压缩和溶胀性能。利用掺钕钇铝石榴石激光器对复合水凝胶表面进行激光标记,考察电流强度和BiOCl含量对激光标记效果的影响,利用X射线衍射(XRD)和热重(TGA)分析对标记表面表征分析。结果表明:相比纯水凝胶,复合水凝胶压缩强度提高且BiOCl质量分数为1.0%时,压缩强度最大,溶胀时间有所延长,完全溶胀时两种水凝胶溶胀比接近;BiOCl的添加使水凝胶具有激光响应性能,产生黑色文字和图案清晰度随激光电流强度的增加而变化,当电流强度为17A时,标记区域最清晰;TGA分析结果表明激光的辐照没有引起水凝胶表面高分子链的热解;XRD谱图结果显示复合水凝胶激光标记后产生新的黑色Bi金属;复合水凝胶表面黑色图案的产生是由于BiOCl吸收激光能量分解生成黑色Bi单质的结果。     

前端聚合法制备聚N-异丙基丙烯酰胺/碳纳米管复合水凝胶及其性能

用前端聚合法制备了聚(N-异丙基丙烯酰胺)/多壁碳纳米管(PNIPAM/MWCNTS)复合水凝胶,对产物的微观形貌、温敏性、力学性能和释药性能进行了研究。结果表明,PNIPAM/MWCNTS复合水凝胶具有温度敏感性,MWCNTS的加入不影响水凝胶的低临界转变温度,随MWCNTS含量增加,水凝胶吸水能力降低,力学强度显著提高,当MWCNTS的含量由0%增至10%时,水凝胶的压缩强度从88 k Pa增加到666 k Pa。复合水凝胶具有良好的药物缓释性能。     

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。     

N-异丙基丙烯酰胺共聚物/粘土纳米复合水凝胶的合成及性能

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)为第一单体,分别以N,N-二乙基丙烯酰胺及N,N-二正丙基丙烯酰胺为第二单体合成了两种不同的共聚物/粘土纳米复合水凝胶.结果表明:复合共聚凝胶的平衡溶胀率、温度响应性能均有较大提高,在一定范围内增大加入的粘土含量,其性能的提高越明显.     

聚丙烯酸/聚乳酸复合多孔pH响应水凝胶的制备及性能

利用电纺制备直径为(2.69±0.63)μm,孔径大小为150 nm×120 nm聚乳酸(PLLA)纳米孔超细纤维。以丙烯酸(AA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,通过自由基聚合制备聚丙烯酸(PAA)水凝胶。将PLLA纳米孔超细纤维浸泡在上述体系中,通过原位聚合制备PAA/PLLA复合水凝胶,并研究m(AA)∶m(PLLA)对复合水凝胶形貌的影响。致孔剂聚乙二醇(PEG)加入,明显提高纤维孔隙率。与PAA水凝胶相比,PAA/PLLA复合水凝胶pH响应时间大大缩短,且拉伸强度由1.9 MPa增加到5.2 MPa,弹性模量从90.4 MPa增加到108.2 MPa。     

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。     

聚N,N-二乙基丙烯酰胺/膨胀石墨复合水凝胶制备与溶胀特性

用溶液聚合制备了一系列不同膨胀石墨含量的聚N,N-二乙基丙烯酰胺/膨胀石墨复合水凝胶,研究了膨胀石墨的量对复合水凝胶溶胀以及水释放性能的影响。利用XRD及SEM对复合水凝胶的微观结构及相结构进行表征。结果表明,在超声作用下膨胀石墨解离成10 nm~50 nm厚石墨片分散到复合水凝胶内,随着膨胀石墨量的增加,复合水凝胶的水释放性能增加,但溶胀性能呈现增加后减小的趋势。     

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。     

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。     

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。     

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。     

PVA/P(AA-AM)复合水凝胶的制备及性能

采用水溶液聚合方法合成了不同组成的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物(P(AA-AM))。将聚乙烯醇(PVA)与所合成的P(AA-AM)共混,以戊二醛为交联剂,制备出了不同结构的PVA/P(AA-AM)复合水凝胶。采用扫描电镜观察了凝胶形貌,研究了复合水凝胶的结构与性能关系。结果表明,复合水凝胶溶胀性能与所用交联剂加量有关,复合水凝胶的溶胀度随着交联剂加量增加先增大后减小,在交联剂加量为0.5%时水凝胶溶胀度达到最大值。复合凝胶中的聚合物组成对溶胀度影响显著,随着P(AA-AM)含量提高,水凝胶的溶胀度逐渐增大。适当结构的复合水凝胶具有pH敏感性,敏感程度随着凝胶中P(AA-AM)含量的增加而增强。     

高强度Poly(AM-co-IA)/Al_2O_3纳米复合水凝胶的制备及形状记忆行为EI北大核心CSCD

以氧化铝(Al_2O_3)纳米粒子作为无机交联剂,丙烯酰胺(AM)和衣康酸(IA)为单体,原位自由基聚合制备了高强度PAI/Al_2O_3纳米复合水凝胶,并提出了水凝胶的交联机理。对纳米复合水凝胶的力学性质、微观结构和溶胀性质进行了表征。结果表明,制备的水凝胶具有优异力学性能,拉伸和压缩强度分别可达477 k Pa和13.45 MPa。此外,PAI/Al_2O_3纳米复合水凝胶还表现出透明的外观,规整的网络结构,较低的溶胀率以及水驱动的形状记忆行为。因此,这种水凝胶在生物医学领域有广阔的应用前景。     

高强度Poly(AM-co-IA)/Al_2O_3纳米复合水凝胶的制备及形状记忆行为

以氧化铝(Al_2O_3)纳米粒子作为无机交联剂,丙烯酰胺(AM)和衣康酸(IA)为单体,原位自由基聚合制备了高强度PAI/Al_2O_3纳米复合水凝胶,并提出了水凝胶的交联机理。对纳米复合水凝胶的力学性质、微观结构和溶胀性质进行了表征。结果表明,制备的水凝胶具有优异力学性能,拉伸和压缩强度分别可达477 k Pa和13.45 MPa。此外,PAI/Al_2O_3纳米复合水凝胶还表现出透明的外观,规整的网络结构,较低的溶胀率以及水驱动的形状记忆行为。因此,这种水凝胶在生物医学领域有广阔的应用前景。     

基于原位自由基共聚技术的复合水凝胶制备及表征

以聚乙二醇与马来酸酐的双酯化产物(MAh-PEG-MAh)、丙烯酰胺(AM)为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)或对二乙烯基苯(DVB)为交联剂,通过原位自由基共聚法合成了一种复合水凝胶。利用FT-IR、1H-NMR、SEM、TEM表征了凝胶结构和形态;利用XRD研究了凝胶的结晶性;研究了单体用量、分子链段长度、交联剂等因素对凝胶力学性能的影响。研究表明,柔性链段MAh-PEG-MAh以一定尺寸的聚集微区分散于PAM连续相,增强水凝胶的结晶性,且分散相与连续相之间有良好的作用力,当MAh-PEG1K-MAh与AM的物质的量比为1∶8,复合水凝胶的压缩强度达到18.2 MPa左右,力学性能最佳。