静电纺丝法制备PLA/CNCs纳米复合薄膜及其性能研究

采用静电纺丝法成功将纳米纤维素晶体(CNCs)植入聚乳酸(PLA)基体中,制备出网状结构的绿色纳米复合材料,并探讨了PLA/CNCs薄膜的微观形貌、结晶度、热学性能和机械性能随CNCs添加量的变化趋势。结果表明,随着CNCs添加量的增加,静电纺PLA/CNCs纳米复合材料薄膜珠状纤维减少,纤维直径增大;纳米复合纤维薄膜的结晶度提高了87.9%;纳米复合纤维薄膜的最大热解温度由369.36℃提升到380.02℃;纳米复合纤维的拉伸性能随CNCs添加量的增加而显著提高,CNCs添加量为11%(质量分数)时得到的最大拉伸力和拉伸强度最大分别为3.76N和4.58MPa,与纯PLA薄膜相比分别提高了289%和159%。     

纳米纤维素晶接枝丙烯酸钠共混改性聚醚砜超滤膜的研究

通过ATRP法在纳米纤维素晶(CNCs)上接枝丙烯酸钠(AANa)制备具有pH响应性的晶体粒子,利用红外光谱(FT-IR),X射线光电子能谱(XPS)对接枝前后的CNCs进行分析表征。接枝后的CNCs与聚醚砜(PES)进行共混,通过相转化法制得共混膜,利用扫描电镜(SEM),水通量测试对共混膜进行分析。结果表明,当CNCs-g-AANa添加量为1%时,CNCs-g-AANa/PES共混膜水通量有明显提高;且共混膜具有pH响应性,当pH值7.2时,共混膜水通量为137.47L/(m2·h),相比纯PES膜提高了41%;当pH值下降为3.3时,共混膜的水通量达到218.54L/(m2·h),相比纯PES膜提高124%。     

聚氨酯改性海藻酸钠薄膜的制备及表征

海藻酸钠(SA)是一种优良的可降解生物质成膜材料,为了改善SA薄膜亲水性强、薄膜硬脆的缺点,采用两步法,在碱性条件下将环氧封端聚氨酯接枝到SA上,制备了一种改性SA薄膜。傅里叶红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)分析结果证明了该接枝反应的发生,X射线衍射(XRD)分析结果表明聚氨酯的引入使SA分子的晶型结构发生改变。扫描电镜(SEM)分析结果表明,聚氨酯的引入破坏了SA的分子间作用力。热重(TG)分析结果表明,聚氨酯的引入提高了SA在低温区的热稳定性,降低了其在高温区的热稳定性。水接触角、水蒸汽透过率和力学性能分析表明,当改性剂聚氨酯的加入量从0%到50%变化时,薄膜的水接触角从55.0°提高到77.1°,水蒸汽透过率从2450.28g/(m2·24h)下降到1078.74g/(m2·24h),薄膜的拉伸强度从82.44MPa下降到12.51MPa,断裂伸长率从6.87%增大到41.82%。当改性剂的加入量为50%～60%时,改性SA的接枝率可达18.01%。     

氧化海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶的制备与表征

通过水-乙醇和水-正丙醇两种不同的溶剂体系制备高分子量和不同氧化度的氧化海藻酸钠(OSA),然后引入聚丙烯酰胺(PAM)交联网络结构,通过二步法获得OSA/PAM复合水凝胶。探讨了不同反应体系下,HCl体积分数对OSA分子量的影响以及氧化剂(高碘酸钠NaIO_4)添加量、反应时间对OSA氧化度的影响规律。结果表明:在水-正丙醇体系下,HCl体积分数为24vol%时,氧化海藻酸钠的分子量达到170 000;调节NaIO_4的添加量和反应时间可以控制OSA的氧化度在10%~85%范围内变化。在此基础上对OSA/PAM复合水凝胶的溶胀率和力学性能进行了探讨,发现氧化度10%的复合水凝胶48h后的溶胀率达1 777%,断裂强度为0.11MPa,随着OSA氧化度的增大,OSA/PAM复合水凝胶的溶胀率增大,而拉伸强度逐渐减小。     

温度和pH双重响应的改性纳米纤维素制备及表征

通过表面引发单电子转移活性自由基聚合和自由基聚合法，分别将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和丙烯酸（AA）接枝聚合到纤维素纳米晶（CNCs）的羟基上，制备了PNIPAM和PAA双重接枝的改性CNCs(PNIPAM-g-CNCs-gPAA)。利用红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）和粒度仪等对改性CNCs进行了测试表征。FT-IR和XPS分析证实了改性CNCs的成功制备；TEM显示改性CNCs依旧保留棒状晶体形态但直径变宽；TGA表明改性CNCs的热稳定性较CNCs有显著提升；UV-Vis分析改性CNCs的低临界相转变温度（LCST）约为37℃，此时该纳米颗粒发生体积收缩，粒径收缩为原来的68%，且随着温度的提高，完成体积相转变的时间越短，此外该温度响应具有可逆性；UV-Vis对pH响应测试可知，在pH<5时，悬浮液的光透过率显著下降，表明接枝后的CNCs在强酸性条件下易团聚，而在中碱性环境下，亲水性良好，该p H响应具有可逆性。温度和pH双重响应的改性CNCs以期应用于如智能药物缓释、智...     

聚丙烯酰胺/改性纳米纤维素晶体纳米复合水凝胶的光聚合制备与表征

先用马来酸酐对纳米纤维素晶体(NCC)进行表面改性得表面含碳-碳双键的改性NCC(mNCC),然后将丙烯酰胺(AM)和mNCC一起光聚合得PAM/mNCC纳米复合水凝胶;通过红外光谱、扫描电镜、热重分析、差热分析、溶胀实验和拉伸实验研究了水凝胶的结构和性能。结果表明,PAM/mNCC纳米复合水凝胶是一种物理/化学共交联水凝胶;与用质量分数0.25%N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联的PAM水凝胶相比,PAM/mNCC纳米复合水凝胶中的微孔尺寸分布更宽,PAM分子链的起始分解温度和玻璃化转变温度升高;当mNCC的用量占AM质量的5%~10%时,PAM/mNCC纳米复合水凝胶的饱和溶胀率、拉伸强度、断裂伸长率分别为PAM水凝胶的2.1~2.7倍、0.45~1.1倍、3.8~7.1倍。     

D型Fmoc-苯丙氨酸/透明质酸复合双网络水凝胶的制备及应用

将N-芴甲氧羰基-D-苯丙氨酸(Fmoc-DPhe)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate,GMA)修饰的透明质酸(HA-GMA)在磷酸缓冲液中共混加热,冷却后Fmoc-DPhe分子先自组装形成超分子水凝胶,超分子水凝胶中的HA-GMA再经光照引发交联制备双网络复合水凝胶。研究该双网络水凝胶的力学性能、光学性质、微观形貌、药物缓释能力和抑菌性能。研究结果表明,双网络水凝胶比HA-GMA单网络水凝胶的力学性能强一倍左右且HA-GMA网络存在于双网络水凝胶中;光学性质显示双网络水凝胶中存在Fmoc-DPhe网络;微观形貌表明有两种水凝胶网络均存在于复合水凝胶中。当复合水凝胶包裹小分子模拟药物后,复合水凝胶达到模拟药物最大累积释放量的时间要比Fmoc-DPhe单网络水凝胶的长6 h;针对革兰氏阳性细菌的抑菌能力研究显示,双网络水凝胶的抑菌效果也比Fmoc-DPhe单网络水凝胶的更好。      

聚对二氧环己酮/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及性能

在聚乙烯醇(PVA)水凝胶的网络中引入完全生物降解的聚对二氧环己酮(PPDO),采用冻融法制备出生物降解周期可控的PPDO/PVA复合水凝胶。通过调整低分子量PPDO与高分子量PVA之间的比例,使PPDO柔性分子链与PVA分子链之间形成聚合物网络互穿结构,实现改善水凝胶力学性能和生物降解性能的目的。采用红外光谱、扫描电镜和万能试验机对水凝胶进行了结构表征和性能测试;并通过溶胀性能及失水性能测试、降解性能测试和抑菌性测试对水凝胶进行了研究。结果表明,PPDO/PVA复合水凝胶呈现出孔隙均匀的三维网络结构,拉伸强度和压缩强度与纯PVA水凝胶相比提高了1～3倍;在37℃的PBS缓冲溶液中降解,降解速率明显提升,35 d可以降解45%,且在伤口愈合的周期内保持优异的力学强度。平板细菌培养实验证明了复合水凝胶具有抑菌的特性。PPDO/PVA复合水凝胶在伤口敷料领域具有广泛的应用前景。     

静电纺丝制备聚苯乙烯/纳米纤维素晶体纳米复合薄膜及其性能表征

采用静电纺丝法成功制备出聚苯乙烯(PS)/纳米纤维素晶体(CNCs)纳米复合薄膜,并对复合纤维薄膜的形貌、热学性能、力学性能和疏水性能进行了表征。结果表明,随CNCs添加量的增加,静电纺PS/CNCs纳米复合纤维表面逐渐光滑,且纤维平均直径呈先增大后减小趋势;纳米复合薄膜呈两阶段热分解方式,其最大热解温度由415.2℃升高到421.4℃;纳米复合薄膜的拉伸性能也随CNCs的增加而有所提高,CNCs添加量为m(CNCs)/m(PS)=7/100时得到纳米复合薄膜的最大拉伸应力为(0.4±0.02)MPa,为电纺PS纳米纤维薄膜拉伸应力的5.7倍,而断裂伸长率则呈逐渐减小趋势。亲水性CNCs的加入,并未降低PS本身疏水特性,其接触角先增大至139°后减小到130°,接触角总体呈增大趋势。     

不同无机填料及其含量对LDPE薄膜性能的影响

目的研究纳米TiO_2、纳米级ZSM-5分子筛、微米级ZSM-5分子筛这3种无机填料对LDPE(低密度聚乙烯)薄膜的力学性能的影响。方法将不同无机填料通过双螺杆挤出机与LDPE造粒后,通过单螺杆挤出机挤出流延成膜,并考察薄膜的性能。结果制备的薄膜厚度为91~174μm,实验结果表明,无机填料的加入使LDPE薄膜的拉伸强度及断裂伸长率有不同程度的降低,氧气透过系数增加了17.3%~60.5%,添加填料的LDPE薄膜的二氧化碳透过系数是空白膜的1.3~3倍,ZSM-5分子筛的添加对薄膜的水蒸气透过系数有所提升,而二氧化钛的添加则导致水蒸气透过系数下降。结论无机填料的加入提升了LDPE薄膜的透气性能,但是还需要更进一步的改性,更大程度地改善其透气性、水蒸气透过性和力学性能。     

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。     

聚丙烯酰胺磁性水凝胶的互穿改性

将聚丙烯酸钠引入纳米Fe3O4/γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(TPM)/聚丙烯酰胺(PAM)磁性复合水凝胶体系中,制备了互穿聚合物网络(IPN)超强磁性水凝胶。采用透射电镜(TEM)、激光粒度分析仪、扫描电镜(SEM)、压缩试验机和样品振动磁强计对Fe3O4纳米粒子的粒径、Pickering乳液的结构及水凝胶的结构与性能进行了测试与表征。结果表明,IPN改性水凝胶在保持原复合水凝胶优异性能的基础上,其断面结构比未改性的更为规整,水凝胶的内部缺陷减少;改性水凝胶的抗压强度可达2.8MPa以上,远高于未改性水凝胶的强度;改性水凝胶需要约50min达溶胀平衡,平衡时的溶胀率为24.9;改性后的水凝胶中Fe3O4纳米粒子的磁性并未受到影响。     

交联方式对半乳糖基温敏凝胶结构和性能的影响

为改善传统化学交联水凝胶的低力学性能、透明度、溶胀度和生物相容性, 以无机纳米粒子硅酸镁锂(LMSH)作为物理交联剂, 半乳糖氨基化的丙烯酸衍生物(GAC)作为生物相容性单体, N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为功能单体, 采用原位自由基聚合制备得到兼具温度敏感性和生物相容性的纳米复合水凝胶poly(NIPAM-LMSH-GAC)。结果表明: LMSH在水凝胶基体中被完全剥离, 并起到交联作用; 相比于传统化学交联剂制备的此类水凝胶, 所得物理交联的纳米复合水凝胶具有更高的溶胀度、良好的温敏性、优异的脉冲响应性, 但鼠成纤细胞(L929)在纳米复合水凝胶表面的细胞数量略低; 物理交联剂LMSH的使用和一定量的GAC的使用并没有明显改变水凝胶的体积相转变温度(VPTT), 仍保持在33℃左右。     

交联方式对半乳糖基温敏凝胶结构和性能的影响

为改善传统化学交联水凝胶的低力学性能、透明度、溶胀度和生物相容性,以无机纳米粒子硅酸镁锂(LMSH)作为物理交联剂,半乳糖氨基化的丙烯酸衍生物(GAC)作为生物相容性单体,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为功能单体,采用原位自由基聚合制备得到兼具温度敏感性和生物相容性的纳米复合水凝胶poly(NIPAM -LMSH-GAC).结果表明:LMSH在水凝胶基体中被完全剥离,并起到交联作用;相比于传统化学交联剂制备的此类水凝胶,所得物理交联的纳米复合水凝胶具有更高的溶胀度、良好的温敏性、优异的脉冲响应性,但鼠成纤细胞(L929)在纳米复合水凝胶表面的细胞数量略低;物理交联剂LMSH的使用和一定量的GAC的使用并没有明显改变水凝胶的体积相转变温度(VPTT),仍保持在33℃左右.     

辛胺改性海藻酸钠薄膜的制备及理化性能研究

目的 为了提升海藻酸钠薄膜的力学性能和疏水性能。方法 以1–(3–二甲氨基丙基)–3–乙基碳二亚胺（EDC）/N–羟基琥珀酰亚胺（NHS）为催化剂，将辛胺（OA）通过酰胺化反应共价连接到海藻酸钠的分子中，利用疏水烃基链分子之间的“缔合作用”来提升海藻酸钠薄膜的力学性能，并且降低其水溶性。通过流延的方法制备辛胺改性海藻酸钠膜（OASA），探究辛胺的接枝率与成膜性能的关系，以及辛胺添加量对膜的力学性能、水溶性、水蒸气透过率、颜色及热力学性能的影响。辛胺改性海藻酸钠的分子结构通过红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1HNMR）得到证明；改性海藻酸膜的结构通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）进行分析。结果 在辛胺的接枝率为19.94%以下时，可以得到均匀透明的薄膜；与纯海藻酸钠薄膜相比，辛胺改性膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提升了23.1%和35.5%；热力学数据表明，在最终加热温度为700℃时，残留量增加，最大失重速率对应温度下降，膜的热力学稳定性增加；辛胺改性膜的含水量、水溶性和水蒸气透过率比纯海藻酸钠薄膜分别下降了37.2%、17.5%和81.3%。结论 通过共价改性在海藻酸钠的分...     

尼泊金乙酯——改性LDPE抑菌薄膜制备与性能研究

研究尼泊金乙酯(ELN)的添加量对改性低密度聚乙烯(LDPE)抑菌薄膜性能的影响,将ELN添加到改性LDPE树脂和LDPE树脂中,通过共混、吹塑等工艺制备出ELN—改性LDPE抗菌薄膜,并研究ELN添加量对抑菌薄膜的机械、光学、氧气透过率、结构表征,抗菌等性能的影响。结果表明,随着ELN添加量的增加,薄膜的断裂伸长率先增加再减小,透光率逐渐下降,雾度逐渐上升,薄膜的氧气透过率和水蒸气透过系数先下降后上升,热稳定性先升高后降低。ELN的质量分数0.5%时,大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制作用显著增强。ELN的添加能提高薄膜的综合性能和抑菌效果,对研究新型包装材料具有重要的意义。     

植物单宁对酪蛋白膜的改性研究

目的 为研究不同单宁对酪蛋白膜的改性效果,探究水解类(塔拉单宁)和缩合类(杨梅单宁)单宁在不同添加量(酪蛋白固含量的5%、10%和15%)条件下对酪蛋白膜性能的影响。方法 使用溶液浇铸法制备单宁改性酪蛋白膜,对改性薄膜的水分含量、水溶性、水蒸气透过率、不透明度、紫外光屏蔽性、拉伸力学性能、热稳定性、形貌特征、抗氧化性能及化学结构进行表征。结果 塔拉单宁的添加量与改性酪蛋白膜的水分含量和水溶性呈正相关,杨梅单宁的添加量与改性酪蛋白膜的含水率和水溶性呈负相关;单宁改性后的酪蛋白膜不透明度值上升,2种单宁均能降低酪蛋白膜的水蒸气透过率和紫外光透过率,减缓酪蛋白膜的质量损失速率,增强薄膜抗氧化性;杨梅单宁有效提升了酪蛋白膜的拉伸力学性能、热稳定性及一定的抗氧化性,杨梅单宁添加量为15%时,改性酪蛋白膜性能最佳。结论 2种单宁都能赋予酪蛋白膜更优异的紫外光屏蔽性、水蒸气阻隔性和抗氧化性,杨梅单宁对酪蛋白的交联改性效果优于塔拉单宁,可有效提高酪蛋白的拉伸力学强度和热稳定性。单宁改性后的酪蛋白膜在活性包装领域上具有一定的应用潜力。     

纳米ZnO-T树脂改性聚乙烯薄膜的制备和性能

以低密度聚乙烯为基材,将改性T树脂和改性纳米ZnO加入其中,利用双螺杆造粒机以及流延机通过熔融共混制得改性聚乙烯薄膜,并研究改性T树脂和改性纳米ZnO的含量对聚乙烯薄膜的抑菌效果、水蒸气透过量、氧气透过量、力学性能、微观结构、红外光谱及紫外透过率的影响。结果表明,当加入1.5%的改性纳米ZnO时,薄膜的抑菌性能随改性T树脂含量的不断增大而更加显著,紫外线透过率的变化趋势为先降低后上升。当改性纳米ZnO的质量分数为1.5%、改性T树脂的质量分数为1%时,水蒸气透过量和氧气透过量最小,抗拉强度和断裂伸长率最大。薄膜的阻隔性效果和抑菌性能较好,可应用于食品包装,延长食品的保质期。     

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。     

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。