温敏多孔纳米复合水凝胶的制备及性能研究

试验以钠基膨润土,丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺为主要原料,以聚乙二醇为致孔剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用插层聚合法和接枝共聚致孔法制备了温敏多孔纳米复合水凝胶。研究了复合水凝胶的失水率性能和对污染水体中Cr(Ⅵ)的去除效果。结果表明,制备的纳米复合水凝胶具备温度响应性,随着温度的升高,水凝胶的失水率可达43. 03%。复合水凝胶随着投加量的增加,对Cr(Ⅵ)去除率越高。水凝胶投加量为5. 5 g时,最好吸附量可达81. 3%。     

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%。     

中国专利

正纳米细菌纤维素\聚乙烯醇\聚乙二醇多孔复合水凝胶本发明公开了一种细菌纤维素\聚乙烯醇\聚乙二醇多孔复合水凝胶的制备方法。首先,将干净的细菌纤维素经硫酸水解后得到纳米纤维素溶液,中性处理后混于聚乙烯醇溶液中,并超声分散均匀;然后,加入少量聚乙二醇溶液,超声搅拌混合;最后,     

BC/PVA/PEG增强型复合水凝胶的制备及其表征

通过反复冷冻—溶融法制备了细菌纤维素/聚乙烯醇/聚乙二醇(BC/PVA/PEG)复合水凝胶,并采用扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射和拉力测试等手段对水凝胶的结构和性能进行表征。拉伸力学性能测试结果表明,随着PEG的加入,水凝胶的力学性能得到显著增强。     

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。     

3D打印纳米纤维/藻酸盐基水凝胶的制备与表征

以2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化细菌纤维素(TOBC)作为增强体,制备了一系列的纳米纤维/藻酸盐(SA)基纳米复合水凝胶,研究了TOBC对纳米复合水凝胶的微观形貌、压缩、溶胀、生物相容性等性能的影响。通过流变实验与3D打印实验探究TOBC/SA纳米复合水凝胶的可印刷能力。结果表明,TOBC的加入显著增强了SA水凝胶的压缩性能。当TOBC含量为50%时,水凝胶压缩强度可达260.9 kPa,压缩性能最优。TOBC增强了混合油墨的非牛顿性,并使触变恢复能力最高达到83%,可3D打印制造出结构可控的复杂结构。纳米复合水凝胶表现出优异的细胞相容性,在生物医用领域特别是组织再生具有潜在的应用前景。     

壳寡糖改性人工角膜支架材料的性能研究

本课题采用不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖(CS),与纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚乙烯醇(PVA)以物理交联法和粒子致孔法制备n-HA/PVA/CS复合水凝胶人工角膜支架材料,采用SEM、TG-DTA、XRD等分析手段对复合水凝胶材料相关性能进行研究。结果显示改性后的多孔n-HA/PVA/CS复合支架水凝胶的孔隙相互贯通并且呈均匀分布、具有优异的力学性能;通过比浊法和平板法实验显示n-HA/PVA/CS复合水凝胶对革兰氏阴性菌大肠杆菌具有非常优异的抑制作用。     

基于缺陷MoS2构筑高强度、自修复纳米复合水凝胶的研究

通过巯基修饰表面富含缺陷的花状MoS₂纳米微球，设计出多功能纳米复合交联剂。在单体、多功能的纳米复合交联剂、引发剂和催化剂等条件下，通过自由基原位聚合制备出高强度、自修复纳米复合水凝胶。结果表明，该水凝胶断裂应变为2 297%,断裂强度达到2.87 MPa,是传统化学交联水凝胶的664.35%和1 001.16%,是不含巯基修饰的MBA-MoS₂-PAM纳米复合水凝胶的99.1%和212.64%;该材料可以在近红外光诱导下实现96%的自修复效率。     

n-HA添加对聚磷酸钙水凝胶结构与性能的影响

采用共混法制备纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙(n-HA/CPP)复合水凝胶,探究了n-HA的添加对CPP水凝胶的结构形貌、热稳定性、溶胀降解性能和力学性能的影响.结果 表明:通过控制n-HA的添加量可以改变CPP水凝胶的链长进而改变其性能,n-HA的加入提高了CPP水凝胶的热稳定性.随着n-HA添加量的增加,n-HA/CPP复合水凝胶的溶胀率和降解率均呈现先减小后增大再减小的趋势,溶胀后内部孔洞大小也呈现先减后增再减的变化规律.添加量为1wt％时,n-HA/CPP复合水凝胶的抗压强度达到最大值(5.06±0.60) MPa,与纯CPP水凝胶相比提高了22％.     

用于柔性传感的双形状记忆MXene基水凝胶的制备及性能研究

兼具优良导电性和多重形状记忆多功能水凝胶柔性传感器的构筑极具挑战。通过分子设计采用自由共聚和冷冻-解冻法将MXene纳米片引入兼具温度响应的高分子聚乙烯醇和金属离子响应的聚丙烯酸网络中，制备了具有双重形状记忆的导电水凝胶并构筑了应变传感器。采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射及傅里叶红外光谱等技术研究了该纳米片和复合水凝胶的形貌及结构，研究了MXene含量对该水凝胶力学性能、导电性能及形状记忆性能的影响规律。研究表明：MXene纳米片均匀分散在复合水凝胶中，且与水凝胶网络通过氢键交联，这不仅强化了该水凝胶的力学性能，而且提高了双重形状记性水凝胶的形状固定率。其中，复合水凝胶的抗拉强度提升至236.10 kPa，是纯水凝胶的7.3倍，对铁离子的形状固定率从69.44%增加至94.44%，对温度响应的形状固定率从63.89%增加至88.89%。该水凝胶传感器的信号在多次快速拉伸应变循环下表现出色的连续性和一致性，这为环境适应性柔性传感器的构筑提供了新思路。     

抗菌粘附型酪蛋白基纳米复合水凝胶的制备

近年来，水凝胶因其独特的网络结构和功能性受到了生物医药、食品环保等领域的广泛关注，其中以生物质材料为基体的绿色功能化水凝胶成为了重要研究方向。本研究以酪蛋白为基体，引入纳米氧化锌（ZnO NPs），通过“半溶解溶胶-凝胶酸化法”制备抗菌粘附型酪蛋白基纳米复合水凝胶。实验结果表明：所制备的纳米复合水凝胶具有立体的三维网络结构，孔径分布均一；当引入ZnO NPs用量为酪蛋白的3%时，其溶胀率可达79.19%；抗张强度和断裂伸长率分别可达1.9 MPa和137.4%；该水凝胶对于皮肤、玻璃、塑料、金属等多种材料表现出了优异的粘附性；且对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均具有良好的抗菌性能，在生物敷料领域展现出较好的应用前景。     

纳米铜碳/海藻酸钠复合水凝胶的制备及性能

以吸附了硫酸铜的天然棉纤维为原料,高温热解制备纳米铜碳复合材料(NCCC),并利用原位释放法以二价钙离子为交联剂制备出纳米铜碳复合材料/海藻酸钠(NCCC/SA)复合水凝胶,来缓释抑藻材料NCCC。调节CaCO₃/SA的质量比,考察海藻酸钠水凝胶的力学性能、溶胀和降解性能来优选凝胶载体。调节NCCC/SA质量比,考察NCCC/SA复合水凝胶力学性能、溶胀和降解性能。NCCC/SA质量比越大,复合水凝胶的力学性能越差,但其溶胀和降解性能几乎没有影响。为了应对动态水环境的使用要求,最终选用CaCO₃/SA的质量比为18.18%的海藻酸钠水凝胶为载体,NCCC/SA质量比为2∶1来制备复合水凝胶,并模拟NCCC的缓释,为NCCC应用于抑藻的研究奠定了理论基础。     

P(AAm-co-AA)/Ag复合材料制备及表征

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(N,N-MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用交联共聚方法合成了具有pH敏感性的半互穿网络丙烯酰胺-co-丙烯酸水凝胶P(AAm-co-AA),利用水凝胶网络结构作为纳米反应器,自组装制备了纳米复合水凝胶P(AAm-co-AA)/Ag。水凝胶的溶胀行为研究表明,AAm与AA的质量比影响P(AAm-co-AA)/Ag水凝胶平衡溶胀率。     

纳米硅/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能研究

通过光催化方法制备了纳米硅(F-SiNPs),再以丙烯酰胺(AM)为单体、过硫酸铵为引发剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用原位聚合法在纳米硅水溶液中制备了F-SiNPs/聚丙烯酰胺(F-SiNPs/PAM)复合水凝胶,并采用激光粒度分析仪(DLS)、场发射透射电子显微镜(FE-TEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、紫外荧光光谱(UV-PL)等手段对复合水凝胶的结构与性能进行表征。结果表明,成功地制备了F-SiNPs/PAM复合水凝胶,且F-SiNPs/PAM复合水凝胶同时具有荧光特性与pH敏感性。     

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。     

壳聚糖纤维/壳聚糖/海藻酸钠水凝胶溶胀性能与抑菌性能

制备了壳聚糖(CS)/海藻酸钠(SA)复合水凝胶,并通过加入吸水性壳聚糖长纤维、45%壳聚糖水刺无纺布、80%壳聚糖水刺无纺布、100%壳聚糖水刺无纺布、100%壳聚糖针刺无纺布这五种纤维,增强复合水凝胶的力学性能,探究了复合水凝胶的吸水溶胀性能与抑菌性能。结果表明,加入纤维后水凝胶在蒸馏水中的溶胀比明显降低,在碱性环境中,水凝胶的溶胀比显著上升,在偏中性环境中,水凝胶的溶胀比最低;加入纤维后,复合水凝胶仍具有一定的抑菌性,无纤维添加的水凝胶呈现出的抑菌能力一般,而加入了吸水性壳聚糖长纤维的具有最佳的抑菌性能。     

n-HA/I-Col/PVA复合水凝胶材料制备及其性能研究

本研究以纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚乙烯醇(PVA)以及I型胶原(I-Col)为原料,通过物理共混法、表面活性剂OP-10发泡致孔法及化学-物理交联法制备纳米羟基磷灰石/I型胶原/聚乙烯醇(n-HA/I-Col/PVA)复合水凝胶,以期用于人工角膜支架材料。实验以化学交联剂戊二醛的用量、胶原用量作为变量来研究最佳配方。结果表明当加入4 m L胶原和2 m L 0.04 mol/L戊二醛时,复合水凝胶含水率为70.41%、孔隙率为58.95%、拉伸强度为3.87 MPa,具有较好的人工角膜综合性能;XRD与IR表明原材料与交联剂之间互相有物理-化学交联作用;SEM观察可见复合水凝胶呈多孔网状结构,孔洞之间相互贯通。     

海藻酸钠/羟基磷灰石一体化复合支架的制备

采用高碘酸钠对海藻酸钠(SA)进行氧化得到氧化海藻酸钠(OSA),以丁二酸酐对壳聚糖(SC)进行接枝改性得到N–琥珀酰壳聚糖(NSC),并与OSA发生Schiff碱反应生成水凝胶。采用水热合成法制备了微米级、纳米级羟基磷灰石并进行相应表征,并与OSA、SA制备复合水凝胶。利用静电纺丝技术制备了聚ε–己内酯/聚乙二醇细胞分隔膜并表征其形貌特征。采用乳化剂交联法,制备了SA竖直贯通多孔支架并研究了SA浓度、复合纳米羟基磷灰石对支架的影响。通过模块化构建,制备出多层一体化组织工程支架,将各组分材料与人皮肤成纤维细胞共培养以考察支架的生物相容性,采用吖啶橙荧光染色法观察细胞生长情况,细胞增殖定量检测采用CCK–8表征。     

n-HA/Ⅰ-Col/PVA复合水凝胶材料制备及其性能研究

本研究以纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚乙烯醇(PVA)以及Ⅰ型胶原(Ⅰ-Col)为原料,通过物理共混法、表面活性剂OP-10发泡致孔法及化学-物理交联法制备纳米羟基磷灰石/Ⅰ型胶原/聚乙烯醇(n-HA/Ⅰ-Col/PVA)复合水凝胶,以期用于人工角膜支架材料.实验以化学交联剂戊二醛的用量、胶原用量作为变量来研究最佳配方.结果表明当加入4mL胶原和2mL 0.04 mol/L戊二醛时,复合水凝胶含水率为70.41％、孔隙率为58.95％、拉伸强度为3.87 MPa,具有较好的人工角膜综合性能;XRD与IR表明原材料与交联剂之间互相有物理-化学交联作用;SEM观察可见复合水凝胶呈多孔网状结构,孔洞之间相互贯通.     

N-异丙基丙烯酰胺/甲基丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶研究

以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸(MAA)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,在氧化石墨烯(GO)水溶液中进行自由基原位聚合,制备了聚N-异丙基丙烯酰胺/聚甲基丙烯酸/氧化石墨烯(PNIPAM/PMAA/GO)复合水凝胶,研究了GO的含量变化对复合水凝胶性能的影响。结果表明,GO的加入能明显提高水凝胶的力学性能,复合水凝胶的平衡溶胀比随着GO含量的增加而降低,并且也具有优异的pH敏感性。