BES-Na磺酸型聚氨酯复合水凝胶的制备与性能研究

以N,N-双(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES-Na)和二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,原位聚合制备了一系列磺酸型水性聚氨酯(SWPU);再将丙烯酰胺(AM)引入SWPU中乳液聚合制备了一系列BES-Na磺酸型聚氨酯复合水凝胶(SWPUH)。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了SWPUH的结构,研究了BES-Na含量对SWPUH水凝胶的溶胀性能、p H敏感性、离子强度敏感性以及力学性能的影响。结果表明,SWPUH6溶胀比最大,为33. 12,且较SWPUH1平衡溶胀比提升了50. 20%; SWPUH水凝胶还具有多重敏感性,BES-Na的加入能改善水凝胶的酸碱稳定性,且在不同离子强度溶液中,仍然具有较高的溶胀性能。另外,SWPUH水凝胶还具有优异的力学性能,其中SWPUH6水凝胶压缩强度达到最大3. 42 MPa,较SWPUH1压缩强度提升了约4. 5倍,拉伸强度最大值为0. 33 MPa,断裂伸长率最大达到了774%,相比SWPUH1分别提升了175%和59. 3%。     

4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸改性水性聚氨酯的制备及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及聚己内酯二元醇(PCL1000)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,制得了一系列水性聚氨酯预聚体。利用4,4'-二氨基二苯乙烯-2,2'-二磺酸(DSD酸)作为扩链剂进行改性,得到荧光水性聚氨酯(SWPU)。采用FTIR、DLS、XRD、UV-Vis、荧光光谱、力学性能分析、热重分析对荧光聚氨酯进行了结构表征与性能测试。FTIR、DLS分析表明:DSD酸已引入到聚氨酯分子链中,随着DSD酸质量分数的增加,乳液粒径先减小后增大,当DSD酸质量分数为2%时,制备的SWPU2乳液粒径最小(44.61nm)。XRD、UV-Vis、荧光光谱结果表明:SWPU有紫外吸收且发生了红移,发出较强的蓝紫色荧光并发生浓度猝灭。与WPU相比,SWPU的力学性能及热稳定性明显提高,SWPU2荧光强度最强为434568.94 a.u.,胶膜的最大拉伸强度为48.43 MPa,断裂伸长率为389.40%;最大分解温度也由301.48℃提高到328.05℃。     

4,4-二氨基二苯乙烯-2,2-二磺酸改性水性聚氨酯的制备及性能研究

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）及聚己内酯二元醇（PCL1000）为主要原料,二羟甲基丙酸（DMPA）为亲水扩链剂,制得一系列水性聚氨酯预聚体。利用4,4-二氨基二苯乙烯-2,2-二磺酸（DSD酸）作为扩链剂进行改性,得到荧光水性聚氨酯（SWPU）。采用FTIR、DLS、XRD、UV-vis、荧光光谱、力学性能、热重分析等手段对聚氨酯进行了结构表征与性能测试。FT-IR、DLS分析表明,4,4-二氨基二苯乙烯-2,2-二磺酸（DSD酸）已引入到聚氨酯分子链中,随着DSD酸质量分数的增加,乳液粒径先减小后增大,当w（DSD酸）%=2%时,SWPU乳液的平均粒径适中(72.80 nm)。XRD、UV-vis、荧光光谱结果表明,SWPU具有明显结晶性;SWPU具有一定的紫外吸收且发生了红移;SWPU发出较强的蓝色荧光且发生浓度猝灭。与WPU相比,SWPU的力学性能及热稳定性明显提高,当w（DSD酸）%=3%时,最大拉伸强度为48.43 Mpa,断裂伸长率为366.42%;最大分解温度由301.48 ℃提高到328.05 ℃。     

温度、pH及离子强度敏感性聚氨酯水凝胶的合成与性能研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG-6000)、二羟甲基丙酸(DMPA)及三乙撑四胺(TEFA)等为原料,合成了温度、pH、及离子强度敏感性聚氨酯水凝胶(PUHG)。研究了PUHG溶胀率(SR)受温度(T)、pH、离子强度(I)、交联剂用量等因素的影响。结果表明PUHG的溶胀率在20~45℃的范围内随温度的升高而减小,45℃后不再变化;在酸性(pH4)溶液中收缩,在碱性(pH9)溶液中溶胀,表现出良好的pH值敏感性;在一定温度和pH下,随着离子强度的增加PUHG的溶胀率减小。水凝胶溶胀动力学研究表明,PUHG具有良好的溶胀-退胀可逆性。     

聚氨酯-聚丙烯酰胺复合荧光水凝胶的合成及其性能

以不同相对分子质量聚乙二醇为软段,引入N,N-二羟乙基苯胺-?-三联吡啶(TPPDA)荧光分子,原位聚合制备了3种荧光水性聚氨酯(FWPU1~3);将丙烯酰胺(AM)引入FWPU中,制备了一系列不同AM添加量的聚氨酯-聚丙烯酰胺复合荧光水凝胶(FWPUH1~6)。采用FTIR、固体紫外吸收和荧光光谱表征了TPPDA和复合荧光水凝胶的结构及荧光性能。结果表明,相比TPPDA,复合荧光水凝胶的主要紫外吸收峰发生红移,最大荧光发射波长蓝移,荧光发射强度明显增强;且随着软段PEG相对分子质量的增大以及AM加入量的增加,样品的荧光强度增大。FWPU3和AM质量比为5∶4(FWPUH6)时,水凝胶荧光强度最大,与TPPDA相比,荧光强度增加约9.5倍,荧光量子产率也提升了近56%;FWPUH3达到最大平衡溶胀比,为9.95;FWPUH2的压缩强度最大(0.70 MPa);FWPUH2和FWPUH5的软段玻璃化转变温度和硬段玻璃化转变温度分别为–32.1、–46.0℃和96.5、105.7℃。     

DHPA扩链剂合成磺酸型水性聚氨酯的性能研究

合成了一种新型磺酸型扩链剂1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA),并通过红外光谱法证明了其化学结构。利用这种扩链剂与异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚多元醇等反应,制备出固含量高、热稳定性好和力学性能好的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)乳液及薄膜。与同时合成的羧酸型水性聚氨酯(CWPU)对比发现,SWPU乳液的固体质量分数可达50%以上,而CWPU乳液固体质量分数不超过40%;SWPU乳液的粒径比CWPU小,粒径分布窄;SWPU薄膜具有更好的热稳定性和弹性模量;SWPU薄膜耐溶剂性比CWPU薄膜好,但耐水性比CWPU薄膜差。     

聚氨酯-Ch水凝胶的制备及其作为伤口敷料的性能

以2,4-二羟基苯甲醛(DDBA)为扩链剂,丙烯酸羟乙酯(HEA)为封端剂制备了含有醛基的水性聚氨酯(DPU),在温和的条件下引入不同含量的羧甲基壳聚糖(CMCh)溶液合成了CMCh席夫碱,接着其与丙烯酰胺经自由基反应合成了聚氨酯-羧甲基壳聚糖席夫碱水凝胶(DPU-Ch).通过FTIR、SEM、力学性能、溶胀保水性、抗菌性和血液相容性测试等对水凝胶结构和性能进行了表征.结果表明,水凝胶的机械性能随着CMCh含量的增加先增大后减小,水凝胶显示出良好的溶胀能力和保水能力;水凝胶对革兰氏阳性和阴性细菌菌株均显示出良好的抗菌性能;水凝胶溶血率均低于5％,表明其具有良好的细胞相容性,小鼠成纤维细胞(NIH3T3)存活率在90％以上证明其细胞毒性较低.当CMCh添加量为DPU树脂固含量的4％时,DPU-Ch水凝胶综合性能最佳,溶胀比为10.58,24 h失水率为31.1％,压缩强度为0.70 MPa,溶血率为2.4％,细胞存活率为101％±1.7％,抗菌性能良好.     

聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯水凝胶敏感性研究

采用热化学聚合法制备了聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)水凝胶,对其溶胀性能进行了研究,考察了温度、pH和离子强度对其溶胀行为的影响.结果表明,PDMAEMA水凝胶具有温度敏感性,其低临界相变温度在50℃左右;水凝胶具有pH敏感性,其溶胀率在pH=8附近有一突变的下降过程;具有离子强度敏感性,溶胀率随离子强度的增加呈线性下降的趋势.     

阳离子水性聚氨酯的制备及性能

采用溶液聚合法,以聚己内酯二元醇(PCL-1000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2,2–二羟甲基丙酸(DMPA)、N–(2–氨基乙基)–2–氨基乙烷磺酸钠盐(AAS)等为主要原料,合成改性水性聚氨酯(SWPU)乳液。通过傅里叶变换红外(FTIR)、核磁共振碳谱(13C-NMR)对其结构进行表征,考察了AAS含量对乳液外观、粒径、热稳定性以及胶膜力学性能的影响。结果表明:随AAS加入量的增加,乳液外观呈现透明泛蓝光,热稳定性高于未改性WPU;SWPU胶膜力学性能得到改善;当w(AAS)由2%增加至6%时,乳液粒径由60.98 nm降至42.48 nm,接触角从50°增至71°,断裂伸长率从640.45%增至1 021.27%,拉伸强度从3.02 MPa降至1.05 MPa。     

一种磺酸型水性聚氨酯扩链剂的合成、表征及应用

以自制的中间体N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙烯为原料,对其进行磺化反应,控制温度、时间和摩尔比反应合成磺酸型水性聚氨酯扩链剂N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙磺酸钠,借助核磁氢谱(¹H NMR)、红外光谱(FTIR)、元素分析、X射线衍射(XRD)等手段对合成产物进行了组成、结构和结晶性表征,用热重分析仪表征了产物的热稳定性。根据产物的磺化度确定最佳的合成工艺:反应温度为90℃,反应时间为8 h,N,N-二(2-羟乙基)-2-氨基丙烯和亚硫酸氢钠(NaHSO₃)的物料比为1:2.5,磺化率可达到94%以上。分别以二羟甲基丙酸(DMPA)和自制磺酸型单体作为亲水扩链剂制备羧酸型水性聚氨酯(CWPU)和磺酸型水性聚氨酯(SWPU),其性能对比结果表明:SWPU相比于CWPU具有较好的亲水性和耐热性能;固含量及稳定性方面,SWPU也是优于CWPU的。     

PVA/Fe2O3磁敏感性水凝胶的制备及性能

采用循环冷冻-解冻方法制备了聚乙烯醇(PVA)/Fe2O3磁敏感性水凝胶. 考察了水凝胶的力学性能、溶胀性能和磁敏感性,并用扫描电镜观察了其表面形貌. 结果表明,当Fe2O3含量为1%(w)时,水凝胶的力学性能最好;水凝胶的溶胀度和脱水率随时间增加有相似的变化趋势,都随磁性粒子含量升高而降低;溶胀性能降低其交联程度增加;PVA和Fe2O3相容性较好;水凝胶在3000 Oe的磁场强度下达到饱和,呈现出很强的顺磁性,磁滞损耗较多,表明具有较好的磁敏感性.     

新型聚丙烯酰胺凝胶制备、表征及强度和溶胀性能研究

以丙烯酰胺(AM)为单体,对二乙烯苯(p-DVB)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,采用自由基溶液聚合的方法合成了交联聚丙烯酰胺凝胶。利用红外对其结构进行了表征;测定了水凝胶的力学性能和溶胀特性,并分别与目前广泛应用的BIS交联的水凝胶进行对比。研究表明,以含苯环结构的p-DVB代替BIS作为交联剂能够提高交联聚丙烯酰胺凝胶的力学强度和溶胀性能,当单体浓度为15%,交联剂浓度为1%时,p-DVB交联的水凝胶压缩强度接近1 MPa,25℃时的平衡溶胀比达到40 g/g。     

聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶的溶胀性能

以聚乙烯醇(PVA)和壳聚糖为原料、以戊二醛为交联剂,在醋酸溶液中合成了聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶,研究了影响水凝胶溶胀性能的多种因素,实验结果表明,该凝胶对pH、离子、温度敏感,且在pH=3.13盐酸溶液、常温下的蒸馏水及8℃蒸馏水中溶胀度较大,分别为1 112.2%、974.2%、1 036.8%,凝胶溶胀度随着干燥温度及干燥时间的增加而减小,聚乙烯醇种类对水凝胶溶胀性能有显著影响,PVA-1788与壳聚糖形成的水凝胶溶胀度最大为2 074.1%。聚乙烯醇-壳聚糖复合水凝胶因具有优良的机械强度、生物相容性及生物降解性,同时又具有pH/离子/温度敏感性,因此日益显示其在生物医学材料等领域的重要性。     

水溶性Janus型POSS的设计合成及其对PAA/PAM水凝胶力学性能影响的研究

利用丙烯酰氧丙基多面体低聚倍半硅氧烷（Acrylo-POSS）和3-巯基-1-丙烷磺酸盐（MPS）之间的巯基点击反应，一步合成水溶性Janus型多面体低聚倍半硅氧烷（AS-POSS）。通过改变投料比可以调控AS-POSS的水溶性和双键与磺酸钠基团的物质的量比。将AS-POSS与丙烯酸（AA）和丙烯酰胺（AM）共聚制备了一系列不同AS-POSS含量的AS-POSS/PAA/PAM水凝胶，其中AS-POSS质量占单体总质量1%的1% AS-POSS/PAA/PAM水凝胶的平衡溶胀比达到512，断裂伸长率达到1074%，压缩强度为583 kPa，压缩应变为89%，屈服应变为330%，均大于对照组MBA/PAA/PAM水凝胶，表明AS-POSS的引入显著提高了水凝胶的溶胀度，明显增强了水凝胶的韧性、抗压缩性能和动态力学性能。AS-POSS/PAA/PAM水凝胶具有良好的导电性，离子电导率最高可达0.401 S/m。     

天然纤维素/PVA复合水凝胶的形成机理及力学性能研究

为提高聚乙烯醇(PVA)水凝胶的力学性能,利用Na OH/尿素溶剂,通过物理交联循环冷冻-解冻法,制备了α-纤维素(α-CE)/PVA复合水凝胶。红外光谱,扫描电镜结果表明α-CE与PVA水凝胶基体形成互穿交联网状结构。研究发现α-CE与PVA分子链上的羟基间所形成的氢键使两者牢固结合。力学性能测试表明,复合水凝胶的力学性能得到了大幅度提高,当α-CE含量为4%(wt)时,复合水凝胶的拉伸强度以及在压缩型变量60%下的压缩应力分别由0.09和0.07 MPa提高到0.64和0.52 MPa,比纯PVA水凝胶提高了611%和643%。此外发现,α-CE能明显增强PVA水凝胶的弹性及压缩后的形变回复能力。     

温度敏感高分子水凝胶的合成及性能研究

从分子设计的角度出发,选用具有优良温敏性的N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)为基本原料,制备了温度敏感水凝胶,系统研究了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),测试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了测试.结果表明:温度敏感水凝胶的溶胀受离子强度和温度的影响很大,离子强度越高,溶胀率越低;其机械强度随温度变化显著.     

粒状聚N-异丙基丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶的制备、性能及其应用

用反相悬浮聚合法,合成了具有温度/pH敏感性的聚N-异丙基丙烯酰胺/壳聚糖粒状半互穿网络(PNIPA/CS semi-IPN)水凝胶,研究了该水凝胶在不同温度、不同pH介质以及不同组成下的溶胀率变化.结果表明:该水凝胶的最低临界溶液温度(LCST)与PNIPA水凝胶基本相同,均在33℃左右,pH=3时溶胀率达到最大,具有明显的温度和pH敏感性.壳聚糖(CS)的不同比例也对凝胶的溶胀率产生很大影响.振荡实验表明:凝胶粒子具有温度响应可逆性.同时进行了乳酸吸附与释放的初步研究,当PNIPA/CS质量比为10时,最大吸附达到168.29 mg(g dry gel)-1,释放率为31.74%.     

磺化β-环糊精/PVA凝胶电刺激响应行为的研究

首先将β-环糊精(β-CD)和聚乙烯醇(PVA)用戊二醛交联制成凝胶;然后以浓硫酸作为改性剂,将磺酸根引入凝胶中,制备出一种阴离子型磺化β-CD/PVA凝胶,并对该凝胶的平衡溶胀率、粘接性能和电刺激响应行为等进行了研究。结果表明:该凝胶在Na2SO4水溶液中的平衡溶胀率随离子强度增加而减小;其剪切强度随PVA含量增加呈先升后降态势,并且在w(PVA)=5%时相对最大(3.8 MPa)。在非接触性直流电场作用下,该凝胶在Na2SO4水溶液中弯向电场负极,其弯曲偏转速率和应变随外加电压增加而增大,并且在离子强度为0.15 mol/L时相对最大;在循环电场作用下,该凝胶的电刺激响应行为具有良好的重现性和可逆性。     

基于NaOH中和剂制备羧酸型水性聚氨酯及其性能分析

以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂，与异佛尔酮二异氰酸酯、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇等反应合成聚氨酯预聚体，以NaOH为中和剂，制备了一系列羧酸型水性聚氨酯(WPU)。通过观察乳液外观，测试乳液的粒径和离心稳定性及胶膜的傅里叶变换红外光谱(FTIR)、力学性能、水接触角和吸水率，探究了DMPA含量对基于NaOH中和剂的水性聚氨酯性能的影响。结果表明，采用NaOH作为中和剂制备稳定的WPU乳液，并且，随着预聚体中亲水基团含量的增加，乳液的平均粒径和胶膜的水接触角逐渐减小，水性聚氨酯膜的拉伸强度逐渐增大，当亲水基团含量为1.1%时，WPU乳液粒径为43.95 nm,胶膜拉伸强度为51.85 MPa。     

PAA/PEG复合水凝胶膜的制备及其性能

以丙烯酸(AA)为单体、聚乙二醇(PEG)为大分子模板、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵为引发剂,通过自由基溶液聚合法原位聚合制备了聚丙烯酸(PAA)/PEG复合水凝胶膜,研究了PEG用量对复合水凝胶成膜性、热稳定性、溶胀性能和力学性能的影响。结果表明:成功制备了PAA/PEG复合水凝胶膜;适量PEG的引入有利于复合水凝胶成膜;PAA/PEG复合水凝胶膜的热稳定性良好;PEG的引入对水凝胶膜的吸水溶胀性能不利;适量PEG有利于提高凝胶的力学性能,复合水凝胶膜软而韧;PEG与AA质量比为0.4的PAA/PEG复合水凝胶的拉伸强度和断裂标称应变最大,分别为1.58 MPa,414%。