纳米纤维素晶体和柠檬酸改性聚乙烯醇薄膜的制备及性能

以球形纳米纤维素晶体(NCC)作增强相、柠檬酸作交联剂对聚乙烯醇(PVA)进行改性,制备了PVA/NCC纳米复合薄膜和柠檬酸交联PVA/NCC纳米复合薄膜。通过热重分析、差热分析、吸水实验和拉伸实验考察了NCC的添加和柠檬酸的交联对薄膜热性能、耐水性和力学性能的影响。结果表明,与纯PVA薄膜相比,改性PVA薄膜的起始分解温度升高、熔融/结晶峰向高温方向移动、吸水率降低;只用NCC或柠檬酸对PVA改性时,所得PVA/NCC纳米复合薄膜、柠檬酸交联PVA薄膜的力学性能均对环境湿度敏感;同时用NCC(m(NCC)/m(PVA)=6/100)和柠檬酸(m(柠檬酸)/m(PVA)=3/100或m(柠檬酸)/m(PVA)=4.5/100)对PVA改性时,所得柠檬酸交联PVA/NCC纳米复合薄膜的力学性能不随环境湿度变化。     

PVA/HA复合双层水凝胶的制备及性能研究

以聚乙烯醇(PVA)、羟基磷灰石(HA)为原料,利用铸造干燥法与冷冻解冻法制备双层仿生软骨,并进行力学性能测试。结果表明:PVA/HA复合双层水凝胶力学性能优于PVA/HA复合水凝胶。利用铸造干燥法,PVA与HA间的交联结合将更加完善,力学性能得到提升。最优的PVA/HA复合双层水凝胶是采用铸造干燥法用PVA浓度为12%的溶液所制备出的双层水凝胶,其压缩弹性模量为(1.29±0.025)MPa,900s时应力松弛达到(60.14±0.64)%,最大形变和永久形变为(246.3±3.05)μm和(69.8±2.96)μm。     

聚乙烯醇/改性纳米纤维素晶体纳米复合薄膜的制备及性能

先用丁二酸酐对纳米纤维素晶体(NCC)进行表面羧基化改性,然后将改性NCC添加到聚乙烯醇(PVA)基体中制备PVA/改性NCC纳米复合薄膜,并进一步热处理制得交联PVA/改性NCC纳米复合薄膜。通过热重分析、差热分析、吸水实验和拉伸实验考察了改性NCC的添加量对薄膜性能的影响,以及加热交联对薄膜性能的影响。结果表明,与纯PVA薄膜相比,添加改性NCC后,薄膜的起始分解温度升高、结晶峰向高温方向移动,吸水率基本不变,力学性能对环境湿度敏感;热处理交联后,薄膜的起始分解温度继续升高、结晶峰也向高温方向移动,吸水率显著降低,力学性能不随环境湿度变化。     

微晶和氢键双增强水凝胶AG/PVA/CB[7]的制备和性能

以天然高分子琼脂糖(AG)为第一物理交联网络、聚乙烯醇(PVA)为第二物理交联网络、七元瓜环(CB[7])为交联剂,制备了双网络AG/PVA/CB[7]水凝胶。使用SEM、FT-IR和XRD等手段表征AG/PVA/CB[7]水凝胶的形貌、结构以及交联方式,研究了这种水凝胶的力学性能、溶胀性能和宏观自愈性能。结果表明：这种凝胶具有高强度和自愈性,高分子链之间通过氢键和微晶共同交联使其机械性能提高;该凝胶的力学性能随着冷冻-解冻次数的增加而提高,交联剂CB[7]的加入也使其力学性能提高,循环5次后其拉伸强度为0.37 MPa,杨氏模量为 0.23 MPa,平衡溶胀率为140%。     

动态杂化双网络水凝胶的构建与性能

针对自修复凝胶中高效自修复功能和优异力学性能难以同步兼顾的关键问题,文中以苯硼酸修饰的透明质酸(PBA-HA)为凝胶基质、聚乙烯醇(PVA)为交联剂,通过硼酯键形成第一重交联,之后通过冻融形成PVA结晶区形成第二重交联,制备了动态硼酯键、氢键协同作用的双重网络水凝胶.结果表明,所制备的PBA-HA/PVA水凝胶不仅具有...     

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。     

PVA/LDH-aCNTs杂化薄膜的制备及其性能研究

采用恒定p H共沉淀法合成了层状双羟基氢氧化物(LDHs)和酸化碳纳米管(aCNTs)杂化材料,并将其作为填料应用到聚乙烯醇(PVA)薄膜中制备了PVA杂化薄膜。采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜等对合成的LDH-aCNTs杂化材料进行了表征,并对PVA杂化薄膜进行了微观结构和力学性能测试。力学性能测试结果表明:当LDH-aCNTs的添加质量分数为3%时,PVA杂化薄膜的拉伸强度达到最大值,相比于纯PVA,拉伸强度约提高了41%。LDHs的存在有效地改善了aCNTs和PVA之间的相容性,使得PVA/LDH-aCNTs杂化薄膜具有较优异的力学性能。吸水性能测试结果表明:相比于纯PVA(吸水率为649%),添加质量分数为5%的PVA/LDH-aCNTs杂化薄膜的吸水率约下降了58%。LDH-aCNTs杂化纳米粒子中的含氧官能团能与PVA链中的羟基形成氢键,使裸露的亲水基团减少,吸水率下降。PVA/LDH-aCNTs杂化薄膜的力学性能和耐水性能的提高,有望拓宽PVA基复合薄膜的应用范围。     

氧化微晶纤维素交联壳聚糖复合膜的制备及性能

目的 制备氧化微晶纤维素交联壳聚糖复合膜,并探索交联改性对壳聚糖复合薄膜性能的影响。方法 首先采用高碘酸钠氧化法对微晶纤维素进行氧化处理,制备氧化微晶纤维素,再通过溶液共混流延法制备不同质量分数(0%、1%、3%、5%、7%、9%)的氧化微晶纤维素交联壳聚糖复合薄膜。通过对复合薄膜组分、形貌、力学性能、光学性能、热稳定性及阻隔性能的表征,考察不同含量的氧化微晶纤维素对壳聚糖薄膜各性能的影响。结果 氧化微晶纤维素表面的醛基能与壳聚糖中的氨基发生交联反应,氧化微晶纤维素的加入可以改善壳聚糖薄膜的拉伸强度和断裂伸长率,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率最大分别达到了43.07 MPa和19.42%;随着氧化微晶纤维素含量的增大,复合薄膜的紫外屏蔽性能增强,水蒸气透过系数增高,但热稳定性未见明显变化。结论 采用氧化微晶纤维素交联改性壳聚糖可以有效改善壳聚糖薄膜的力学性能和紫外屏蔽性能,有助于进一步扩大其包装应用范围。     

双交联聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶的制备与表征

以聚乙烯醇(PVA)与海藻酸钠(SA)为原料,利用CaCl_2/硼酸溶液进行化学交联,再通过循环冷冻解冻物理交联,制备出PVA/SA水凝胶。分析讨论了水凝胶的交联机理、结构、力学性能、含水率、孔隙率及细胞相容性。红外光谱分析表明,经CaCl_2/硼酸溶液交联后,Ca~(2+)与SA中的-COO~-形成络合,硼酸溶液中B(OH)_4~-与PVA交联形成交联结构,循环冷冻解冻促使了复合水凝胶中分子间和分子内氢键的形成。扫描电镜测试表明,PVA/SA水凝胶内部具有丰富的多孔结构,孔径约5～30μm。水凝胶的性能可通过交联剂浓度等进行调控,其中m(PVA)/m(SA)为8∶2,交联剂质量分数为5%时,水凝胶压缩模量和压缩强度分别达到(121.84±3.03) kPa和(636.18±68.71) kPa;含水率和孔隙率分别为83.73%和79.98%。细胞培养结果表明,双交联PVA/SA水凝胶细胞相容性良好。     

聚乙烯醇水凝胶与聚乙烯薄膜的表面粘接

用铬酸氧化方法处理聚乙烯(PE)薄膜,得到了表面刻蚀均匀的化学改性薄膜;利用XPS、IR表征了薄膜表面的化学变化,采用SEM、AFM、接触角表征了薄膜表面微观结构和物理性能。制备可化学交联及物理交联成水凝胶的聚乙烯醇(PVA)溶液,与表面刻蚀的PE薄膜复合,得到了PVA水凝胶与PE薄膜的表面复合材料。通过剥离强度测定、SEM观察,表明PVA水凝胶与PE薄膜很好地粘接在一起。     

聚乙烯醇/橘皮果胶/阿魏酸复合包装膜的制备及性能研究

目的 为开发一种具有抗氧化活性和紫外屏蔽性的聚乙烯醇复合包装薄膜,从橘皮中提取果胶,探索聚乙烯醇/橘皮果胶/阿魏酸复合膜的性能。方法 首先用柠檬酸提取橘皮中的果胶,然后以阿魏酸为交联剂,用溶液共混浇筑法制备聚乙烯醇/橘皮果胶/阿魏酸复合薄膜。通过对复合薄膜结构、形貌、热性能、耐水性能、光学性能、力学性能、抗氧化性能的表征,考察不同含量的阿魏酸对复合薄膜的影响。结果 果胶羧基与聚乙烯醇羟基形成酯键,阿魏酸与聚合物形成酯键与氢键,薄膜具有较好的热稳定性和紫外屏蔽能力,加入阿魏酸后薄膜的耐水性能显著提升,拉伸强度和抗氧化活性显著增加。其中,当阿魏酸质量分数为5%时薄膜水溶性降低了38.89%,耐水性能最佳。结论 阿魏酸的加入提高了聚乙烯醇复合薄膜的耐水性能,薄膜具有良好的紫外屏蔽能力和抗氧化活性,是一种十分具有潜力的可持续包装材料。     

微波原位合成2D Ni-Fe MOF/硅藻土复合材料及其改性聚乙烯醇水凝胶不锈钢筛网油水分离性能

如何高效处理含油污水的问题,是如今世界科研人员共同关注的问题。聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为高含水量及具有三维亲水网络的软材料在油水分离领域引起了广泛的关注。但是,和大多数具有超润湿性质的水凝胶一样,PVA水凝胶类油水分离材料不仅力学性能差,同时也存在化学稳定性差的问题。基于此,通过微波法制备了2D Ni-Fe金属-有机框架材料(MOF)-硅藻土(Dia)纳米材料及其PVA复合水凝胶。同时,不锈钢网经过浸泡2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶溶液得到2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA水凝胶不锈钢筛网,表现出超亲水-水下超疏油性质。利用SEM、XPS分析2D Ni-Fe MOF-Dia及其复合水凝胶的化学组成和表面形貌。研究了2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶的力学性能及2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶不锈钢筛网的油水分离与乳液分离的分离效率及水通量,并对其耐盐性、耐酸耐碱性油水分离性能进行了测试。结果表明:2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA复合水凝胶具有优异的力学性能,拉伸与压缩强度分别达到1.49 MPa及0.58 MPa,同时表现出超亲水-水下超疏油性质,2D Ni-Fe MOF-Dia/PVA不锈钢筛网的油水分离与乳液分离效率与通量分别可达99.2%和742.7 L·m?2·h?1。在酸性、碱性、盐性环境下均保持优异的分离效率与通量,并且在5次循环后,依旧保持稳定的分离效率与通量。      

PVA-壳聚糖/有机累托石复合膜的结构与性能

目的将聚乙烯醇(PVA)引入壳聚糖(CS)/有机累托石(OREC)复合体系制备插层效果、力学性能、抗紫外老化及阻隔性能良好的插层纳米复合膜。方法利用溶液流延法制备PVA-CS/OREC系列复合膜,以XRD及SEM研究复合膜的插层结构及OREC在基体中的分散性,研究复合膜的力学性能、抗紫外辐射性及水蒸气透过性。结果 OREC及PVA添加量较少时可与CS形成良好的插层结构。当OREC质量分数为2%,PVA质量分数为10%时的复合膜(标记为PVA10-CS/OREC2)插层结构最好,OREC在CS及PVA基体中分散性最好,与OREC质量分数为2%且不含PVA的复合膜(标记为CS/OREC2)相比,拉伸强度提高42.2%,断裂伸长率提高30%,水蒸气透过量降低10.2%,复合膜经紫外辐射后拉伸强度保持率、断裂伸长保持率仍达82.5%及68.2%。结论 PVA10-CS/OREC2膜可作为医用膜和药品、食品等的包装材料。     

Preparation and in vitro characterization of BC/PVA hydrogel composite for its potential use as artificial cornea biomaterial

In order to investigate the potential use for bacterial cellulose (BC) as a novel artificial cornea replacement, BC/poly(vinyl alcohol) (BC/PVA) hydrogel composites were synthesized by freezing-thaw method. The BC/PVA composites were characterized by UV–Vis spectrophotometer (UV–Vis), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric (TG) analysis, mechanical property tests and scanning electron microscope (SEM) analyses. Our results showed that the resultant BC/PVA composites exhibited desirable properties as artificial cornea replacement biomaterial including high water content, high visible light transmittance and suitable UV absorbance, increased mechanical strength and appropriate thermal properties. Results of this work revealed that the BC/PVA composites exhibited some promising characteristics as artificial cornea composite material and may be improved further for its realistic applications.     

基于点击化学的壳聚糖水凝胶的制备及性能

本研究首先在甲磺酸中用丙烯酰氯对壳聚糖(CS)进行接枝改性,通过一步法合成了水溶性丙烯酰基壳聚糖(CS-AC).之后,在光引发剂I2959和紫外光(UV)照下,以二硫苏糖醇(DTT)为交联剂制备了基于巯基-烯点击化学的CS-AC/DTT快速交联水凝胶.红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1 H-NMR)结果定性和定量地...     

高强度耐低温纳米纤维素/聚乙烯醇导电复合水凝胶制备及其在柔性传感中的应用

纳米纤维素具有大长径比、较高的弹性模量与比表面积及丰富的表面官能团,是一种优良的纳米增强材料。首先以纳米纤维素(CNFs)为分散介质辅助分散MXene纳米片层,制备CNF-MXene纳米复合物,并通过FTIR与XPS分析CNFs与MXene的相互作用。以此复合物为增强填料,聚乙烯醇(PVA)为基底,制备CNF-MXene/PVA复合水凝胶,进一步通过KOH溶液处理,提高复合水凝胶的力学性能,并赋予复合水凝胶优异的离子导电性。该复合水凝胶表现出优异的力学性能,其拉伸强度与断裂伸长率分别达到255.9 kPa与1098.2%,还具有高电导率(2.38 S/m)、一定的抗冻性能与灵敏的应变/压力响应性。基于该复合水凝胶组装的应变/压力柔性传感器,由于具有极低的检测极限质量(100 mg)与极快的响应时间(225 ms),可以监控脉搏跳动与喉咙发声微小震动引起的压力变化。因此,该复合水凝胶基柔性传感器非常有希望应用于未来新一代可穿戴电子、人机交互等领域。      

纳米细菌纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶在模拟体液中的疲劳行为

聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶作为半月板及软骨等长期承重植入体,在生理环境中的疲劳行为关系到植入体的持久性和稳定性。采用弥散增强的方法将纳米细菌纤维素(BC)均匀分散在PVA水凝胶基体中,制备了纳米BC/PVA复合水凝胶。在模拟体液(SBF)环境中,采用压缩疲劳过程分析、疲劳前后刚度变化分析及疲劳前后尺寸稳定性分析3种方法,测试和评价了复合水凝胶的抗疲劳性能和力学稳定性。结果表明:纳米BC/PVA复合水凝胶在模拟人体环境中具有良好的抗疲劳性能,能够满足体内植入物的抗疲劳性能需求;纳米BC的加入可以有效提升复合水凝胶的力学稳定性和抗疲劳性能,但随着纳米BC含量的进一步升高,复合水凝胶的抗疲劳性能有所减弱,当PVA与纳米BC质量比为30∶1时,纳米BC/PVA复合水凝胶疲劳前期与后期最大位移变化量最小(0.002mm),疲劳前后刚度变化最小(5.41%),且疲劳前后尺寸稳定性最强,变形量仅为0.427mm,抗疲劳性能达到最佳。     

EGCG掺入聚乙烯醇/壳聚糖复合薄膜的制备与表征

为了研制一种综合性能更好的环境友好型活性包装材料,以聚乙烯醇和壳聚糖为基材,以表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)为改性剂,制备了含不同质量分数EGCG的PVA/CS/EGCG复合薄膜。利用紫外-可见分光光度计对复合薄膜紫外光屏蔽性进行表征分析;并对复合薄膜的厚度、色差、光透性、力学性能、抗氧化特性和抗菌活性进行测定。实验结果表明：EGCG的掺入降低了复合薄膜的亮度,使薄膜具有出色的紫外线阻隔性能;提高了复合薄膜的拉伸强度且保持了较高的断裂伸长率;DPPH自由基清除活性随着EGCG添加量的增加而明显提升,说明复合薄膜的抗氧化性显著增强;复合薄膜的抗菌性能得到显著提升,EGCG质量分数为5%的复合薄膜的抑菌率达到92.58%。     

羟基磷灰石纳米纤维增强甲基丙烯酸酐改性明胶复合水凝胶的制备及性能

采用溶剂热法制备了具有超高长径比的羟基磷灰石(HAP)纳米纤维,并将其与甲基丙烯酸酐改性明胶(GelMA)结合,利用紫外光交联制备了HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶。通过SEM、XRD、力学测试、溶胀测试、降解测试、细胞培养等对HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶进行结构表征和性能测试。SEM断面观察表明,HAP纳米纤维/GelMA水凝胶呈三维孔隙贯通的多孔结构。力学实验表明,HAP纳米纤维能有效增强水凝胶的弹性模量,且随着HAP纳米纤维添加量的增加,力学性能增强效果越明显。溶胀实验表明,当HAP纳米纤维质量分数为5.2wt%~14.2wt%时,HAP纳米纤维复合水凝胶的溶胀率变化不明显,当质量分数为18.2wt%时,溶胀率降低。降解实验表明,HAP纳米纤维的加入能有效保持水凝胶结构形态,使其更加稳定可控。细胞包裹培养实验表明,HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶能为细胞提供良好的三维生长环境,表现出优良的生物相容性。本实验制备的HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶在组织工程领域有着良好的应用前景。