酰腙键聚氨酯凝胶的合成及自修复性能

以对羟基苯甲醛与己二酸二酰肼为原料制备出含酰腙键的两羟基化合物PA,PA溶于二甲基亚砜中与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体反应得到含酰腙键的聚氨酯凝胶。研究了该凝胶的溶胀行为、流变学特征、在酸或苯胺条件下的可逆反应及自修复性能。结果表明,制备的凝胶在酸或苯胺的环境下通过加热表现出明显的流体性质,且可发生逆反应而使凝胶分解;凝胶在酸或苯胺条件下通过加热可实现修复,且在酸性条件下的自修复效率远大于在苯胺条件下的自修复效率;凝胶在酸性条件下,80℃加热6h后自修复效率可达到89.47%。     

酰腙键聚氨酯凝胶的合成及自修复性能EI北大核心CSCD

以对羟基苯甲醛与己二酸二酰肼为原料制备出含酰腙键的两羟基化合物PA,PA溶于二甲基亚砜中与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体反应得到含酰腙键的聚氨酯凝胶。研究了该凝胶的溶胀行为、流变学特征、在酸或苯胺条件下的可逆反应及自修复性能。结果表明,制备的凝胶在酸或苯胺的环境下通过加热表现出明显的流体性质,且可发生逆反应而使凝胶分解;凝胶在酸或苯胺条件下通过加热可实现修复,且在酸性条件下的自修复效率远大于在苯胺条件下的自修复效率;凝胶在酸性条件下,80℃加热6h后自修复效率可达到89.47%。     

RAFT一步法制备温度和pH双重响应的多孔智能水凝胶及其性能

通过可逆加成-断裂链转移聚合法(RAFT)一步反应成功合成了温度和pH双重敏感的聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA)-co-丙烯酸梳形/多孔智能水凝胶。采用扫描电镜(SEM)对水凝胶结构进行表征,结果表明,随着加入的致孔剂聚乙二醇(PEG)分子量越大、加入量越多,所得多孔水凝胶的孔径就越大、孔的数目就越多。对水凝胶进行溶胀测试,结果表明,在RAFT试剂的调控下所得凝胶的结构更均匀,因此所得凝胶的溶胀性能较好;经PEG致孔后的水凝胶,其溶胀程度和响应速率相对于致孔前都有所提高;此外OEGMA侧链PEG的长度和交联剂中间链段的长度都对凝胶的溶胀性能有显著的影响。     

PVA/TEOS/APTEOS杂化膜的渗透蒸发性能

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法由聚乙烯醇(PVA)与正硅酸乙酯(TEOS)制备杂化膜。当TEOS质量分数大于15%时,杂化溶胶液开始浑浊,呈现出一定的相分离。退火温度升高,杂化膜的溶胀度和渗透通量下降,分离因子提高。料液温度升高,膜的溶胀度和渗透通量增大,而分离因子下降。加入偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅氧烷(APTEOS)改善了有机相与无机相的相容性,抑制了杂化膜的相分离。TEOS与PVA中的羟基发生交联反应形成共价键Si-O-C,使得PVA中羟基减少,降低了PVA膜的结晶度。     

水性聚氨酯对聚乙烯醇-海藻酸钠水凝胶结构与性能的影响

以聚乙烯醇(PVA),海藻酸钠(SA)和水性聚氨酯(WPU)为原料,采用冷冻解冻法制备含水性聚氨酯的聚乙烯醇-海藻酸钠水凝胶,并探究WPU的用量对聚乙烯醇-海藻酸钠水凝胶结构与性能的影响。通过各种实验方法对WPU的合成进程,凝胶的形成,以及凝胶的微观结构,凝胶的溶胀性能、凝胶分数、愈合性能及力学性能进行观察和表征。结果表明,随着WPU含量的增多,凝胶内部微孔体积增大,且数量增多;当凝胶中WPU含量为25wt%时,凝胶拥有较好的微孔结构并获得1000%的吸水溶胀率;WPU的用量对复合水凝胶的凝胶分数、自愈合性能和力学性能也存在较大的影响。     

可生物降解聚天冬氨酸水凝胶的合成及性能

采用两步交联法合成了可生物降解聚天冬氨酸水凝胶。首先用赖氨酸作为内交联剂对聚丁二酰亚胺进行开环反应,以侧基的形式引入聚合物链中,然后用戊二醛为表面交联剂进行进一步交联反应,从而形成水凝胶。研究了反应温度、时间、赖氨酸及戊二醛用量对水凝胶溶胀性能的影响。并对水凝胶的溶胀机理进行了初步的探讨,结果表明,溶胀过程属于非Fickian扩散。pH敏感性测试表明水凝胶在pH=3.4时收缩,而在pH<3.4和pH>3.4时溶胀,且在中性和碱性条件下的溶胀率大于在酸性条件下的溶胀率。     

自修复氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及药物缓释性能

本研究基于动态亚胺键合成了一种具有自修复性能的氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖水凝胶(OSA-CMCS).通过海藻酸钠的糖醛酸,合成了OSA,并通过与CMCS的席夫碱反应制备了具有不同交联度的自修复OSA-CMCS水凝胶,研究了OSA-CMCS水凝胶的微观形态、黏弹性能、溶胀性能、自修复性能、酶促降解性能和体外药物释放性能....     

PMMA-b-PS结构及有机累托石对其凝胶聚合物电解质性能的影响

通过原子转移自由基聚合反应(ATRP)合成3种嵌段比不同的聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚苯乙烯(PMMA-b-PS),研究其嵌段比例对凝胶聚合物电解质(GPE)电性能的影响。结果发现,以3种嵌段共聚物为基体的GPE导电性均优于纯PMMA基GPE,这可能是因为刚性链段的存在改变了凝胶体系的自由体积;当聚合物含量为40%(质量分数)时,PMMA-b-1PS基GPE的电导率最高。选择电性能较优的PM-MA-b-1PS为基体,研究有机累托石(OREC)对该凝胶电解质(NGPE)性能的影响。在保持凝胶体系固含量为40%(质量分数),OREC添加量为聚合物的3%(质量分数)时,室温下NGPE的电导率达到了3.11×10-4S/cm,约为PMMA基GPE的18倍;热失重分析表明,质量损失5%时,PMMA-b-1PS基GPE热分解温度比PMMA基GPE热分解温度高66.1℃,NGPE的热分解温度相比PMMA基GPE提高了78.0℃。     

不同条件对PVA/CS复合水凝胶溶胀性能的影响

以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)为原料,戊二醛为交联剂,制备出PVA/CS复合水凝胶载体材料,改变PVA/CS的质量配比、交联剂含量、pH值和温度,考察了不同条件下对复合水凝胶溶胀性能的影响.结果表明,当PVA/CS质量比为3:1、交联剂体积分数为4%时所合成凝胶的溶胀性能较好;随着温度的升高,溶胀度不断减小;凝胶在酸性条件的溶胀性能远远优于碱性条件的溶胀性能.     

基于动态可逆非共价体系的自愈合水凝胶构建方法研究进展

材料的完整性是保证其呈现应有性能的前提,任何破损或缺陷都可能导致材料性能不能满足使用需求。在众多材料中,用作药物缓释载体、组织工程支架和功能器件涂层的水凝胶因其特殊的应用环境而对自我修复性能需求迫切。自愈合水凝胶在受到外界破坏后能自我修复以维持初始性能,保证了使用过程中材料的安全性和可靠性。因此,具有自愈合性能的新型功能材料是目前重要的研究方向。基于高分子链之间相互作用力形成的自愈合水凝胶分为两类:(1)通过动态共价键形成的水凝胶,包括双硫键、Diels-Alder环加成反应、亚胺键/席夫碱作用等;(2)通过范德华力或氢键等非共价键作用,即物理交联形成的水凝胶,包括氢键作用、主体-客体之间力的作用、聚阴阳离子间的相互作用、金属配体的相互作用、疏水缔合等。由于共价键的稳定性,大多数共价键交联所形成的水凝胶稳定存在并表现出良好的力学性能。然而,这些水凝胶存在对外界刺激反应性低、制造之后不能被重塑、受到破坏之后不能自我修复等局限性,因此发展基于动态共价键或物理交联的自愈合水凝胶已成趋势。自愈合水凝胶不仅具有水凝胶独特的溶胀性能、极高的含水量、良好的生物组织相似性,而且具有自我修复断层的能力,可用于组织工程、伤口敷料、药物缓释、生物传感等生物医学研究领域,可有效延长材料的使用寿命,具有极好的应用前景。本文介绍了近年来基于动态可逆非共价体系构建自愈合水凝胶的研究进展,按照不同的愈合机理对自愈合水凝胶进行分类,分别讨论了基于氢键、可逆金属配位作用、疏水缔合以及多种作用力相结合等作用机理构建自愈合水凝胶的方法和应用进展,分析了基于动态可逆非共价构建自愈合水凝胶可能面临的问题,并对其发展前景进行了展望,以期指导此类水凝胶的设计、制备与应用。     

负载纳米银/石墨烯复合物的海藻酸钠水凝胶薄膜的制备及应用

海藻酸钠(SA)是一种天然高分子聚合物,而纳米银(Ag)具有良好的抗菌性,因此利用二者制备的水凝胶敷料在生物医学领域具有广阔的应用前景。本文首先将Ag纳米颗粒负载于氧化石墨烯(GO)片表面得到Ag/石墨烯复合物(Ag-GO),然后再将其添加到SA中,通过溶胶-凝胶法获得负载Ag-GO的双层海藻酸钠水凝胶薄膜(Ag-GO/SA)。利用FTIR、XRD和SEM等技术对Ag-GO/SA的组成结构和微观形貌进行了表征,并评价了其溶胀性、抗菌性、力学、体外细胞毒性和体内伤口愈合能力等性能。结果表明Ag-GO/SA具有良好的溶胀性、力学强度和抗菌性等性能,与医用纱布相比,Ag-GO/SA可促进SD大鼠的伤口愈合,伤口愈合率高达98%,作为新型伤口敷料具有很大的应用潜力。      

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。     

端硅氧烷基低聚物/环氧树脂复合体系的耐酸碱性能研究

利用-OH与-NCO的亲核加成反应,直接合成了星型硅氧烷封端的1,1,1-三羟甲基丙烷(TMP)-聚己内酯三元醇的系列复合低聚物TPSi-A, TPSi-B和TPSi-C.利用合成的低聚物对环氧树脂进行复合改性,通过溶胶-凝胶技术及胺类固化剂与环氧基的交联作用固化复合体系.研究了低聚物TPSi含量、TPSi中TMP含量及硅烷偶联剂(KBE-9103)对固化的复合体系溶胀性能、耐酸碱性能的影响.结果表明:20%(质量分数,下同)含量的低聚体TPSi改性环氧树脂体系溶胀度最高达40%, 20%～30%范围内低聚体改性体系的耐酸碱性优,同时发现TMP的加入会使体系的耐酸碱性变差.     

磺化聚苯醚-磷酸锆质子交换复合膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法将磺化聚苯醚(SPPO)与磷酸锆(ZrP)复合得到质子交换膜,重点考察了ZrP含量对复合膜含水率、溶胀度和质子电导率的影响,采用红外光谱和交流阻抗法表征SPPO-ZrP复合膜的微观结构和质子电导率。结果表明,SPPO-ZrP复合膜含水率和溶胀度都随着ZrP质量分数增加而逐渐减小,当ZrP质量分数为20%时,膜的含水率和溶胀度分别达到18%和2.1%。通过交流阻抗法对质子传导性能的表征结果显示,随ZrP质量分数增加复合膜质子电导率逐渐增大,ZrP质量分数20%的SPPO-ZrP复合膜质子电导率在室温下达到1.6×10-2S/cm。     

羧基化碳纳米管增强的杂化超分子水凝胶及其物理性能

通过物理交联方法制备了含羧基化碳纳米管(CNTs-COOH)的杂化超分子水凝胶,采用透射电子显微镜(TEM)观察样品的微观形貌,探究了碳纳米管的引入对凝胶的溶胀性、凝胶-溶胶转变温度和力学性能的影响。结果显示,与初始纯凝胶相比,质量分数2.5%的碳纳米管的引入不但没有改变凝胶的初始形貌和微观结构,反而提高了其凝胶-溶胶转变温度,且凝胶的力学性能也明显得到增强。进一步研究表明,制备的杂化水凝胶依然具有超分子水凝胶的基本特性,特别是剪切变稀、温度响应性和自恢复特性。     

温敏互穿网络水凝胶/改性膨润土复合吸水保水材料的制备及表征

以改性膨润土、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和新型温敏大分子单体为主要原料,N, N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液互穿网络聚合技术制备了温敏互穿网络水凝胶/改性膨润土复合吸水保水材料。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热仪(DSC)对样品进行了表征分析。考察了复合吸水保水材料的溶胀性能、温度敏感性能、去溶胀性能、振荡溶胀-去溶胀性能和拉伸性能。结果表明,20℃时复合吸水保水材料DNB5在蒸馏水和0.9%(质量分数)NaCl溶液中的最大溶胀率分别为20.59 g/g和7.92 g/g;随着改性膨润土或第二网络结构中丙烯酰胺(AM)含量的增加,复合吸水保水材料的低临界溶解温度(LCST)、溶胀率和拉伸强度增加,表现出良好的吸水、保水和温敏性;复合吸水保水材料呈现可逆溶胀-去溶胀行为和较好的机械强度。     

甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷-醋酸乙烯酯共聚物/二氧化硅杂化材料的制备和性能研究

通过溶胶凝胶法制备了甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷醋酸乙烯酯/二氧化硅杂化聚合物材料;用紫外光谱(UV),傅立叶红外光谱(FT-IR)对聚合物进行了结构表征;溶胶抽提结果表明杂化材料体系中凝胶的含量很高;SEM观察了杂化材料的形貌;示差扫描量热法(DSC)、热重法(TG)测试分析了材料的热稳定性。     

聚硼硅氧烷基复合材料的阻尼与自修复性能

以硼酸和羟基硅油为原料制备了聚硼硅氧烷凝胶(PBS-Gel),并将PBS-Gel与聚甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)复合,制备了一种具有自修复特性的高阻尼弹性材料。采用傅里叶变换反射红外光谱分析仪、旋转流变仪、动态力学热分析仪研究了PBS-Gel的合成温度对其阻尼性能的影响和VMQ含量对PBS-Gel/VMQ复合材料阻尼性能的影响。结果表明,PBSGel合成温度越高其阻尼性能越差,当合成温度为120℃时凝胶阻尼性能最好,最高损耗因子达2. 97,有效阻尼温域(tanδ 0. 3)宽110℃;并将120℃合成的PBS-Gel与VMQ复合,发现当VMQ质量分数为25%时,复合材料自愈合性能与阻尼性能最好,最高损耗因子为1. 38,有效阻尼温域(tanδ 0. 3)宽156℃,在自修复1 d后拉伸强度可恢复至72%,断裂面经喷水处理后的样品恢复率可达95%。针对复合材料的高阻尼与自修复特性,在现有研究的基础上提出了一种"次价键"断裂再愈合的新机理。     

本征型自修复高分子材料的研究进展

本文首先回顾了外援型自修复与本征型自修复两种自修复高分子材料的研究现状,并分析了两种自修复方式的优缺点。然后,重点介绍了可逆共价键型自修复材料和可逆非共价键型自修复材料两种本征型自修复高分子材料的自修复机理及其最新研究进展。可逆共价键型自修复主要通过可逆C-NO键、Diels-Alder反应、可逆酰腙键、可逆双硫键这四种修复机理来达到自修复目的。可逆非共价键型自修复主要依靠氢键作用、疏水作用、金属配体相互作用、离子相互作用和大分子扩散作用这五种修复机理进行自修复。本文对这九种修复机理进行了阐述,并对近年来国内外最新的研究成果进行了较为具体的分析。最后,指出了目前本征型自修复高分子材料研究存在的一些问题,并对自修复高分子材料的未来进行了展望。     

P(MMA-MAh)凝胶聚合物电解质的制备及其性能

以自制的甲基丙烯酸甲酯与马来酸酐的共聚物(P(MMA-MAh))为基体,丙烯碳酸酯(PC)为增塑剂,LiClO4为锂盐,制备成凝胶聚合物电解质(GPE);采用交流阻抗法、差示扫描量热法(DSC)、热失重分析(TGA)对此GPE的电性能及热性能作了研究,并且研究了不同配比及温度对其离子电导率的影响.结果表明,以P(MMA-MAh)为基体的GPE与PMMA基GPE相比,共聚型P(MMA-MAh)的凝胶体系较好的成膜性和热稳定性;当共聚物含量为60%(质量分数)时,凝胶体系的玻璃化转变温度为27.28℃,质量损失为5%时热分解温度为145℃;当共聚物含量为45%(质量分数)时,凝胶聚合物电解质的综合性能较好;且共聚物P(MMA-MAh)基GPE的离子电导率与温度的关系服从Arrhenius方程.