羧基化填料对聚乙烯醇/纳米纤维素水凝胶力学、导电和传感性能的影响

利用羧基化碳纳米管（CNT）和纳米纤维素微晶（CNC）与聚乙烯醇/纳米纤维素（PVA/CNF）中形成氢键构建致密的交联网络,并对水凝胶进行增强改性。结果表明,加入3 %（质量分数,下同）的CNT可以使水凝胶的拉伸强度由50 kPa提高至120 kPa,而加入3 %的CNC能够同时提高水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率;加入CNT后能够在水凝胶中构建导电逾渗网络,结合溶剂中的离子导电使得水凝胶的电阻率显著下降;使用PVA/CNF?CNT3水凝胶制作应变传感器,能够实现拉伸、压缩和弯曲等多种应变的快速、准确传感响应。     

化学交联法制备ZnO/PVA复合水凝胶

以氯化锌为原料制备纳米氧化锌(ZnO),采用化学交联法法制备ZnO/聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶,研究ZnO加入量对复合水凝胶拉伸强度、断裂伸长率以及溶胀性能的影响。实验结果表明:ZnO含量为0.1%时,复合水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率最大,而ZnO含量为0.4%时,复合水凝胶的溶胀率最大。     

水凝胶防污材料的表征方法

水凝胶材料作为环保型海洋防污涂层材料领域的研究热点，目前并没有一套适用的表征方法体系。本文主要介绍了水凝胶因具有特殊的防污机制及物理化学性质而需要关注、考察的一些特殊的材料性能，如，附着力、抑蛋白附着、弹性模量等，分别从一般性能、应用性能和防污性能 3个方面介绍了水凝胶防污材料的相关测试方法以及应用于水凝胶防污材料时需注意的特殊要求，其中黏附性能方面，提出了用静态浸泡、动态划水相结合的方法，有效、直观地评价水凝胶防污材料应用过程中对基材的附着能力。     

分子支架对聚丙烯酰胺双网络水凝胶的性能调控

通过向中性水凝胶聚丙烯酰胺(PAAm)中引入聚电解质聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(PAMPS)的方法,制备了双交联网络(双网络)聚丙烯酰胺/聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸分子支架/聚丙烯酰胺(PAAm/St-PAMPS/PAAm)水凝胶。测试了其溶胀性能,并采用拉伸-回缩滞后实验对水凝胶的力学性能与破坏原理进行了研究。结果表明:带聚电解质的PAAm/St-PAMPS/PAAm和PAAm/PAAm/St-PAMPS双网络水凝胶的体积比溶胀度都显著高于PAAm/PAAm双网络水凝胶。由拉伸-回缩滞后实验发现,PAAm/PAAm与PAAm/PAAm/St-PAMPS双网络水凝胶两层网络均匀受力直至完全破坏;而PAAm/St-PAMPS/PAAm双网络水凝胶在拉伸过程中第一层网络先破坏并耗散了能量,达到大应变后第二层网络才逐渐破坏,因此该水凝胶具有更大的断裂伸长率与拉伸强度。     

PNIPAM/锂藻土/GO近红外光响应水凝胶的制备及其应用初探

以锂藻土(L)为交联剂、氧化石墨烯(GO)为光热转换试剂,通过N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)原位聚合,制备了近红外光(NIR)响应(L-PNIPAM/GO)水凝胶.考察了锂藻土含量对L-PNIPAM水凝胶的断裂伸长率和拉伸强度的影响,并考察了GO含量对L-PNIPAM/GO水凝胶相关性能的影响.对所制备的水凝胶体积相转变温度(VPTT)及NIR响应性进行了表征,并对L-PNIPAM/GO水凝胶在光控流体开关及光控脱附方面的应用进行了初步探索.结果表明,当锂藻土和GO含量分别为NIPAM质量的12.0％和0.21％时,制备的L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶具有较高的拉伸强度和良好的韧性,拉伸强度为123.98 kPa,断裂伸长率可达1181％,L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶的VPTT为36℃;NIR照射下,L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶能在300 s内从20.3℃升温至48.5℃,具有温敏性和光热效应,展示了用于光控流体开关及光控脱附的潜力.     

聚乙烯醇/膨润土杂化水凝胶的力学性能和溶胀行为

利用冷冻-解冻法制备了聚乙烯醇/膨润土杂化水凝胶. X射线衍射结果表明,膨润土以剥离形式分布在水凝胶基体中. 研究结果表明,与纯PVA5水凝胶相比,经过5个冷冻-解冻循环制备的含2%(w)膨润土的杂化水凝胶的拉伸模量、拉伸强度和断裂伸长率分别增加了44.0%, 74.2%和25.2%,而溶胀行为与5个循环的纯水凝胶相近. 含0.5%(w)膨润土的杂化水凝胶的拉伸模量和拉伸强度高于基体水凝胶,其在溶胀400 min时的溶胀度高于所有的样品.     

聚丙烯酸钠/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及其电响应行为

以过硫酸钾为引发剂,N, N′-二甲基双丙烯酰胺为交联剂结合冷冻-解冻交联,制备了一系列不同配比的聚丙烯酸钠(PAAS)/聚乙烯醇(PVA)互穿网络水凝胶,并用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析仪(TG)、万能试验机等对其进行表征。结果表明,PVA均匀分散于互穿网络水凝胶中,PVA的加入可以提高PAAS水凝胶的热性能;使PAAS水凝胶的溶胀速率和最大溶胀度减小,在PVA含量达到14%(质量分数,下同)时最低,随后又提高;PVA的加入可以显著提高其力学性能,断裂伸长率和拉伸强度均随PVA含量的增加而增大;PVA的加入提高了互穿网络的电响应灵敏度,且其最佳含量为21%。     

蓝藻基生物降解共混膜的力学性能

以聚乙烯醇(PVA)和水华蓝藻为主要原料,通过溶液铺膜法制备了蓝藻/PVA共混膜,采用万能试验机,研究了不同助剂对蓝藻/PVA共混膜力学性能的影响。结果表明,蓝藻的添加显著降低了共混膜的力学性能。当添加比例为PVA的1/2时,膜的拉伸强度和断裂伸长率分别比无藻处理下降了65.89%和79.57%。甘油、尿素显著提升了蓝藻/PVA共混膜的断裂伸长率,当添加比例为蓝藻的1/2时,分别能使共混膜的断裂伸长率提高73.20倍和62.02倍。虽然柠檬酸、硅烷偶联剂能够提升蓝藻/PVA共混膜的拉伸强度,但只能在低剂量时促进断裂伸长率的小幅提高,当柠檬酸添加比例为蓝藻的1/40时,膜的断裂伸长率能提高4.41倍,而当硅烷偶联剂添加比例为蓝藻的1/20时,膜的断裂伸长率能提高1.49倍。尿素与甘油复合增塑,更有利于提升共混膜的断裂伸长率。硅烷偶联剂与甘油复合增塑,更有利于提升共混膜的拉伸强度。     

金属离子以及羧基单体对PAM水凝胶性能的影响

将丙烯酰胺（AM）与羧基单体共聚，并浸泡在阳离子溶液中制备了一系列双网络水凝胶。采用SEM、FT-IR以及TGA表征了水凝胶的微观结构以及离子键强度，借鉴橡胶弹性理论计算了水凝胶的有效交联密度和有效交联点间的分子量，利用电子拉力机研究了金属离子和羧基单体对水凝胶拉伸强度的影响。结果表明：单网络水凝胶网络结构不均匀，强度仅为3.3 kPa；而Ca2 、Fe2 、Cu2 与羧基双齿配位，水凝胶强度提高至43、54、22 kPa；而Fe3 与羧基三齿螯合，网络结构最致密，拉伸强度高达6123 kPa。此外，AM与衣康酸和丙烯酸共聚所得水凝胶强度均大于4.0 MPa，而与马来酸共聚仅为 1.0 MPa。Fe3 的引入不仅提高了水凝胶的力学性能，还赋予了水凝胶自愈合性能，愈合后的水凝胶抗拉强度可达130 kPa。     

纤维素/高岭土/PVA复合树脂凝胶膜的制备与表征

通过化学提取法从蔗渣中提取纤维素物质,利用溶剂蒸发法制备纤维素/高岭土/聚乙烯醇（PVA）复合树脂凝胶膜。采用傅里叶红外分析仪（FTIR）、扫描电镜（SEM）、拉伸测试、溶胀测试考察了单因素树脂溶胀浓度、树脂粒径、交联剂含量、成膜剂含量、增塑剂含量对树脂凝胶膜断裂伸长率、拉伸强度、溶胀度、弹性模量的影响。基于单因素结果进行正交试验。结果表明：当80目≤树脂粒径<100目,戊二醛用量为0.6 mL,丙三醇用量为0.9 mL,PVA溶液用量为6 mL时,复合凝胶膜材料具有优异性能。复合凝胶膜材料吸水倍率在280～300 g/g,常温下100 h后保水率仍可维持10%左右,断裂伸长率高于300%,吸水保水性能、弹性和韧性性能满足后续研发需求。     

具有各向异性结构的聚乙烯醇水凝胶的制备及性能表征

首先对聚乙烯醇（PVA）水溶液进行定向冷冻-解冻制备出具有各向异性结构的PVA水凝胶,然后采用⁶⁰Co-γ射线对其进行辐射交联以提高其热稳定性和力学性能。扫描电子显微镜（SEM）结果显示PVA水凝胶保持了各向异性的微观结构,在平行冷冻方向上具有相对规整的取向结构,在垂直冷冻方向上呈现均匀孔洞结构。热稳定性测试结果表明：辐射剂量在30~70 kGy范围内、定向冷冻次数为1次的PVA水凝胶在60℃热水浴中保持凝胶状态长达10 h以上。对辐射交联PVA水凝胶进行拉伸力学性能测试,凝胶具有各向异性的拉伸性能,且拉伸强度和弹性模量均有提高,辐射剂量为10 kGy、定向冷冻次数为3次的PVA水凝胶（DFT-RC-3-10）在垂直定向冷冻方向上的拉伸强度和弹性模量分别为0.86和0.10 MPa。     

A-W生物活性微晶玻璃/聚乙烯醇复合水凝胶的制备和性能

介绍了A/W生物活性微晶玻璃复合聚乙烯醇制备生物活性水凝胶的工艺。着重讨论了影响复合水凝胶的拉伸强度、弹性模量的主要因素,并通过IR、SEM对复合水凝胶的微观结构及其生物活性等进行了表征和分析。结果表明,由A/W生物活性微晶玻璃和聚乙烯醇复合的水凝胶具有良好的生物活性,此外,复合材料的分散性和均匀性也较理想,它们的拉伸强度、弹性模量等与PVA/A-W的质量比值有明显的依存关系。     

可拉伸的PVA/CNC/NaCl导电水凝胶制备及柔性传感应用

基于柔性电子领域的发展需求,水凝胶因其可拉伸性和较好的生物相容性被认为具有很大的应用前景。以聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)作为基体,加入纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal, CNC)作为增强填料,氯化钠(NaCl)作为电解质以提高水凝胶的电导率,采用30 kGy的γ辐照制备得到的水凝胶具有良好的力学性能(断裂伸长率421%、最大拉伸应力为68.9 kPa)和导电性能(电导率2.85 S/m),将PVA/CNC/NaCl水凝胶作为应变传感器,可应用于手指弯曲、手腕弯曲、手肘弯曲等人体部位运动状况检测,稳定性良好,并表现出较好的灵敏度,验证了该水凝胶的实用性并为其后续应用奠定基础。     

淀粉基生物降解材料的制备及其力学性能的研究

以淀粉、PVA、水、甘油和硼砂为原料制备了淀粉基全降解材料,对其力学性能进行了研究。结果表明,以30份水做增塑剂,加入25份PVA时,材料的拉伸强度和断裂伸长率分别从纯淀粉的25.80MPa和1.11%提高到31.78MPa和6.24%,同时应力-应变曲线表明,材料从脆性断裂转变为无屈服点的韧性断裂,说明PVA增韧作用明显;硼砂可以使PVA和淀粉发生交联,制得材料的拉伸强度可达43.37MPa,但材料韧性较差;甘油的加入虽可以使材料的断裂伸长率提高,但拉伸强度明显降低;同时加入硼砂和甘油,材料的强度和韧性同时得到改善,拉伸强度和断裂伸长率分别提高到36.26MPa和11.71%。     

聚乙烯醇/淀粉薄膜的力学性能及结晶行为

通过熔融共混挤出的方法,制备了聚乙烯醇(PVA)/淀粉薄膜,研究了淀粉加入量对PVA/淀粉薄膜力学性能的影响。采用差示扫描量热法研究了PVA薄膜和PVA/淀粉薄膜的结晶行为及非等温结晶动力学。结果表明:随着淀粉含量的增加.PVM淀粉薄膜的拉伸强度和断裂伸长率下降。在淀粉质量分数为25%时,薄膜的拉伸强度为17.05 MPa.断裂伸长率为425.00%.仍能达到包装薄膜对力学性能的要求。PVA/淀粉薄膜熔融温度和结晶温度均随着淀粉加入量的增加向低温方向移动;在相同的冷却速率下,共混薄膜的结晶速率低于PVA薄膜,同时结晶度也下降.导致力学性能下降。     

壳聚糖基安全无毒胶粘剂的研究与应用

以水溶性AMCS(丙烯酰胺壳聚糖)、AM(丙烯酰胺)、DA(盐酸多巴胺)为原料,制备了物理-化学交联的PDA/AMCS/PAAM双网络水凝胶,该凝胶显示了出色的机械性能、优异的生物相容性、良好的自修复性和对软组织的强黏附性。研究结果表明:当m(AM)∶m(3%AMCS溶液)=1∶0.5时,PDA/AMCS/PAAM水凝胶的断裂强度为50 kPa,断裂伸长率可达1 040%,组织黏附强度为17.2 kPa,自愈合效率为41%。     

聚丙烯酰胺/碳量子点/氧化石墨烯复合水凝胶制备及其性能分析

目前相比于只用一种物理交联剂,同时用两种物理交联剂提高复合水凝胶力学性能的研究少有报道。为了研究同时以碳量子点（CQDs）和氧化石墨烯（GO）作为多官能度物理交联剂对复合水凝胶力学性能的影响,本文首先分别用低温水热法和改进的Hummer法制备了50mg/mL 的CQDs水分散液和5mg/mL的GO水分散液。通过原位自由基聚合的方法,改变CQDs和GO用量,制备了一系列聚丙烯酰胺（PAM）类纳米复合水凝胶（PAM/CQDs/GO）。利用X射线衍射仪、拉力机和流变仪对所得的水凝胶进行表征和测试。得出当用1mL的CQDs水分散液和4mL的GO水分散液制备的PAM/CQDs/GO复合水凝胶力学综合性能最好,其断裂伸长率为3916.86%,拉伸强度为165.3kPa,杨氏模量为33.36kPa。结果表明：适量的CQDs和GO都能提高PAM/CQDs/GO复合水凝胶的多种力学性能,其中GO更有利于增大纳米复合水凝胶的拉伸强度、杨氏模量和耗散能,而CQDs更有利于增大断裂伸长率。与GO相反,CQDs的加入能提高纳米复合水凝胶的黏性、降低其刚性和再次被拉伸时的杨氏模量。通过对CQDs和GO的用量进行调节,可以制备出力学性能不同的纳米复合水凝胶,以满足不同领域的需要,拓宽水凝胶的应用范围。     

木质素/PVA复合膜的性能

以可再生资源木质素磺酸钙和聚乙烯醇(PVA)为基料,制备力学强度及耐水性能良好的木质素/PVA复合膜。采用5因素二次正交旋转组合设计研究了木质素磺酸钙、PVA、甲醛、尿素、硼砂对膜拉伸强度、断裂伸长率和吸水率的影响,并得到相应二次回归模型。分析表明:5个因素的一次项、二次项及交互项对膜拉伸强度、断裂伸长率和吸水率均有不同程度的影响。当原料配比为木质素磺酸钙7 g、PVA 14 g、甲醛10 g、尿素7 g、硼砂2.5 g时,可以得到拉伸性能和耐水性优良的木质素/PVA复合膜。     

3D打印超拉伸凝胶电解质及其在柔性铝空气电池中的应用

采用细菌纤维素（BC）、聚乙烯醇（PVA）为原料，通过3D打印与冻融循环法制备超拉伸凝胶电解质。采用SEM、接触角测量、XRD、EIS和拉伸测试对凝胶电解质物理特性、电化学性能及拉伸性能进行表征。实验结果表明，当m(BC)∶m(PVA)=0.6∶1时，基于3D打印制备的凝胶电解质具有稳定的三维网络结构、优异的拉伸性能和电化学性能，拉伸强度可达0.9 MPa、断裂伸长率可达961%、离子电导率为1.10×10-1 S/cm。将该凝胶电解质应用于柔性铝空气电池，功率密度可达21 mW/cm2，电流密度为20 mA/cm2时，铝阳极比容量为1124 mA?h/g，电池可稳定放电90 min。     

基于动态共价键的pH响应自修复水凝胶制备与评价

以α-甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚产物和聚乙烯醇为单体，十水合四硼酸钠为交联剂合成P(MAA /AMPS)-PVA二重互穿网络的pH响应水凝胶；通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱（GPC）、热重分析(DSC-TG)和流变仪等表征了水凝胶的表面形貌和化学状态；测定了水凝胶的溶胀性﹑pH响应性﹑自修复性和流变性。结果表明，水凝胶形成稳定的IPN互穿网络结构且该水凝胶具pH敏感性、自修复性；PVA羟基与硼酸根离子形成的共价配位硼酸酯键决定水凝胶自修复性并受到介质酸碱控制；力学性能测定结果显示，自修复水凝胶拉伸强度668 kPa,断裂伸长率可达665%，修复效率可达81%。