基于氧化石墨烯/纳米银的导电水凝胶制备及其性能

为了研发基于氧化石墨烯/纳米银(GO/AgNPs)的智能传感器,以聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)双交联水凝胶为基材,利用GO/AgNPs复合物作为导电填充材料,制备了PVA/SA导电双交联水凝胶。将PVA与SA按一定比例混合,经过冷冻交联,可以形成具有极高力学性能的强力水凝胶。调节PVA溶液的质量浓度,改变PVA与SA的比例,可以制备出断裂伸长率高达250%的强力水凝胶。当水凝胶中导电聚合物的质量分数为2.0 mg/mL时,其表现出良好导电性,随着伸长率的增加,其电阻也显著增大,制备的导电水凝胶传感器的灵敏度最高可达1.0,可用于检测人体基本运动。     

再生角蛋白凝胶对纺织退浆废水中浆料分子的吸附性能

为实现废弃角蛋白纤维资源的高值化循环利用,在采用“还原预处理-甲酸”溶解法获取角蛋白多肽并引入α-硫辛酸进行化学改性基础上,制备再生凝胶材料用于纺织退浆废水中浆料分子的吸附处理。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等测试技术对角蛋白凝胶的结构和性能进行表征。针对聚乙烯醇(PVA)和淀粉2种浆料,探究凝胶对不同浆料分子的吸附规律及机制。结果表明：角蛋白凝胶具有均匀的三维孔隙结构,其化学组成和官能团结构与原纤维基本一致,且结晶程度较高;该凝胶对溶液体系中PVA分子的吸附量和去除率分别为16.278 mg/g和30.013%,对淀粉浆料则可达到133.234 mg/g和28.868%;此外,吸附动力学和热力学研究显示,角蛋白凝胶对2种浆料的吸附规律均符合准二级动力学模型,其中对PVA分子主要为物理吸附作用,而对淀粉则可能存在化学吸附效果。     

PVA/BC/LiCl复合水凝胶的制备及性能

为了探讨聚乙烯醇(PVA)/细菌纤维素(BC)/氯化锂(LiCl)复合水凝胶的制备及性能，以PVA作为水凝胶基质材料，BC作为增强材料，LiCl为导电物质，甘油-水混合物为溶剂，采用溶胶-凝胶法制备了PVA/BC/LiCl复合水凝胶材料，并对水凝胶材料的形貌结构、力学性能和电导率进行测试。结果表明：加入BC可以有效提高水凝胶的力学性能，加入LiCl可以明显提高水凝胶的电导率；PVA/BC/LiCl复合水凝胶具有良好的导电性能和力学性能。     

羊毛角蛋白/氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能

为了提高羊毛角蛋白(KE)对亚甲基蓝及重金属离子Pb²⁺、Cu²⁺的吸附性能,将羊毛角蛋白与氧化石墨烯(GO)进行复合,自组装形成水凝胶,冷冻干燥后制得KE与GO质量比为9∶1的复合材料。分别采用红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射、热重分析等方法对复合材料的结构进行表征。得出,复合材料具有大量的极性含氧官能团,有利于吸附污染物分子;呈层状多孔(10μm)、片层褶皱的有序结构,提供了多的活性位点和大的比表面积;复合材料中GO片层均匀地分散在羊毛角蛋白基质中;加入GO对复合材料中KE的热稳定性影响较小。结果表明:与纯羊毛角蛋白相比,KE/GO复合材料吸附速率和吸附性能均大幅提高,对100 mg/L的亚甲基蓝去除率达96%,对100 mg/L重金属离子Pb²⁺和Cu²⁺的去除率分别为75%和74%。     

PVA/Li Cl复合水凝胶的制备与性能

以聚乙烯醇(PVA)为水凝胶基质材料，氯化锂(Li Cl)为导电物质，甘油-水混合物为溶剂，通过物理交联法制备PVA/Li Cl复合水凝胶材料。对水凝胶材料的断面形貌、化学结构、晶体结构、力学性能和电导率进行测试分析。测试结果表明:PVA水凝胶中加入Li Cl可以明显提高电导率;随着Li Cl质量分数增大，复合水凝胶的电导率增大，力学性能下降。     

氯离子响应性纳米纤维素荧光水凝胶的构筑

为解决传统PVA复合水凝胶制备过程中使用有毒试剂或需要反复多次冻融能耗高、过程繁琐的问题,以植酸(PA)作为交联剂将荧光纳米纤维素(F-CNCs)与聚乙烯醇(PVA)有机结合,基于多重氢键作用,构建了力学性能好、Cl^-响应灵敏的PVA/F-CNCs/PA纳米纤维素荧光水凝胶。基于F-CNCs优异的力学性能、荧光性能、良好的生物相容性及纳米效应,分析了PVA水凝胶良好的荧光性能及Cl^-响应性。结果表明:当F-CNCs的含量为0.6 g 时,PVA/F-CNCs/PA复合水凝胶的压缩强度提高了150%,且结晶度以及热稳定性均有所提高。PVA/F-CNCs/PA复合水凝胶在低的pH值下对Cl^-敏感,荧光淬灭效率在Cl^-浓度为0~0.2 mol/L范围内呈线性响应,表明制备得到的纳米纤维素荧光水凝胶在Cl^-浓度分析检测、疾病诊断、生物和化学传感器等方面具有潜在应用价值。     

聚乙烯醇/海藻酸钠载药复合水凝胶的制备及其抗菌性能

以聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)和海藻酸钠(Sodium alginate, SA)为原料，采用循环冷冻-解冻法制备具有半互穿网络结构(SIPN)的PVA/SA复合水凝胶并搭载盐酸万古霉素(VAN)。通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)和X射线粉末衍射仪(XRD)等仪器对其形貌和结构进行表征，分析PVA/SA@VAN载药复合水凝胶的溶胀度和力学性能，并探究其抗菌性能。结果表明：PVA/SA@VAN载药复合水凝胶均呈现出三维多孔结构，孔隙率在80%以上，在磷酸盐缓冲液中的溶胀度可达1338%,具有良好的力学性能。抗菌实验表明，PVA/SA@VAN载药复合水凝胶对金黄色葡萄球菌具有显著的抗菌效果。该研究结果可为载药复合水凝胶在创伤敷料中的应用方面提供参考。     

水性聚氨酯丙烯酸酯接枝角蛋白水凝胶的合成及性能

以水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)光固化凝胶网络作为骨架,利用巯基-乙烯基间的点击化学反应,将角蛋白穿插固定于凝胶网络中制备水凝胶(PKAG)。优化工艺条件为:m(Keratin)∶m(WPUA)=1∶2,光固化时间30min,固形物质量百分数40%,光引发剂用量为固形物总质量的0.05%,角蛋白交联度(DCL)达46.76%,凝胶平衡吸水率(EWC)达96.34%。利用核磁共振氢谱、傅里叶红外光谱以及扫描电镜(SEM)等对凝胶结构和形态进行了研究。     

超疏水弹性丝素蛋白纤维气凝胶的制备及其吸油性能

为提升丝素蛋白(SF)气凝胶力学弹性，以SF微-纳米纤维(SMNF)为前驱体，通过冷冻干燥和硅烷改性策略成功构筑了超疏水高弹性SMNF气凝胶(简称MS气凝胶),并对其微观结构和力学性能进行测试表征，系统研究了MS气凝胶的吸油性能。结果表明：MS气凝胶的网络骨架由微-纳米纤维组装而成，并具有分级多孔的胞腔结构，这赋予气凝胶超低的密度(5.36 mg/cm³)和超高的孔隙率(99.63%);此外，MS气凝胶还表现出优异的力学性能，在80%纵向压缩应变下的最大应力为15.72 kPa, 100次循环压缩后气凝胶保留了81%以上的初始相对高度。能量色散光谱和红外光谱分析证实：硅烷改性后气凝胶的表面形成了硅氧烷网络结构，使其具有超疏水特征(水接触角为150.9°);MS气凝胶对氯仿的吸收能力为188.75 g/g,并具有优良的循环使用性能。     

淀粉-聚乙烯醇-层状硅酸盐黏土水凝胶的结构与性能研究

使用冷冻-解冻循环物理交联制备淀粉-聚乙烯醇-层状硅酸盐黏土(Laponite RD)水凝胶,通过X射线衍射、扫描电镜、差示量热扫描、质构、2次溶胀性研究了淀粉-聚乙烯醇比例对水凝胶的结构与性能的影响。结果表明,在Laponite RD存在下,淀粉-聚乙烯醇比例为10∶10时能形成孔隙比较均匀,具有较高2次溶胀率(146%)的水凝胶。淀粉与PVA分子之间可形成氢键,使得PVA分子的柔顺性下降,影响PVA结晶的完善程度,进而导致熔融温度的下降。淀粉比例的增加,一定程度上削弱了聚乙烯醇分子间的氢键,从而降低了水凝胶的硬度、弹性及凝聚性。     

OS-PVA/P(DMC-AM)双网络水凝胶的制备及其吸附性能研究

本研究在氧化淀粉（OS）和聚乙烯醇（PVA）的存在下,通过甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵（DMC）和丙烯酰胺（AM）间简单的自由基聚合,制备了力学性能良好、可重复循环使用的双网络水凝胶。当OS溶液质量分数9%时,制备的水凝胶性能最佳,其压缩模量可达2.01 MPa,润胀度仅11.16 g/g,在25℃下对pH值8,浓度200 mg/L的亚甲基蓝溶液吸附480 min时吸附量最高,达602.6 mg/g。经过5次吸附-脱附过程后,双网络水凝胶对亚甲基蓝的去除率仍高达94.8%,脱附率74.2%。     

羊毛角蛋白与PVA复合纤维膜的制备及其在医用口罩滤芯中的应用

对大量废弃的羊毛纺织品进行回收利用，提取角蛋白并将其与聚乙烯醇(PVA)制备成复合纤维膜，应用于医用口罩滤芯材料中。采用酸/碱等电点沉淀法制备羊毛角蛋白，离心提纯后与不同浓度的PVA共混配置纺丝溶液，利用静电纺丝法在医用口罩基底材料上喷制角蛋白/PVA纳米纤维膜。分别对试样进行电镜、红外光谱和粉尘过滤测试分析并比较不同角蛋白与PVA质量分数下纤维膜的物化性能差异。电镜实验结果表明：角蛋白质量分数一定时，当PVA质量分数越高，制备的纤维直径随之变大；PVA溶液质量分数一定时，随着角蛋白质量分数的提高，制备的纳米纤维的直径变小。红外光谱测试显示角蛋白与PVA通过氢键稳定的结合在一起。接触角测试显示加入角蛋白后能明显改善滤芯材料的亲水性。空气过滤效率测试表明，当PVA溶液质量分数为6%,角蛋白与PVA比为30∶70时，过滤效率最高，可达97.17%。     

基于静电纺丝技术对有色羊绒的剥色与降解再生

为回收利用羊绒纤维,采用L-半胱氨酸协同二氧化硫脲体系对羊绒纤维进行剥色降解处理,提取其中的角蛋白与丝胶、聚乙烯醇(PVA)共混静电纺丝制备纤维膜以供纤维再生。探讨了角蛋白和PVA的质量比、纺丝液质量分数、角蛋白和丝胶的质量比以及静电纺丝设备电压、接收距离、注射速度对纺丝效果的影响。结果表明,最佳静电纺丝工艺如下：纺丝液质量分数为7%、角蛋白与PVA的质量比为30/70、角蛋白与丝胶的质量比为4∶1、设备电压为20 kV、接收距离为13 cm、流速为3 mL/h。制备的角蛋白/PVA纤维膜中纤维结构均匀,纤维膜表面光滑。随着角蛋白和丝胶质量比增大,角蛋白/丝胶/PVA纤维膜形貌变化不大,抗菌性能有所提高,对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抗菌率分别为55.32%和69.96%。     

N-月桂酰肌氨酸钠/丝素蛋白水凝胶的研究

为实现水凝胶在生物医用材料领域更高的应用价值,丝素蛋白水凝胶需要满足胶凝时间可控并且具有良好细胞相容性。文章采用N-月桂酰肌氨酸钠(SNS)与丝素蛋白(SF)水溶液共混制备水凝胶,讨论了所形成的水凝胶(SNS/SF)胶凝时间与温度、丝素浓度、SNS质量浓度之间的关系。采用傅里叶红外光谱图和X射线衍射曲线表征了其结构,采用扫描电镜观察其内部孔结构,在水凝胶表面接种L929细胞验证其细胞相容性。结果表明:SNS/SF水凝胶的胶凝时间与温度、SNS质量浓度成反比,水凝胶中的丝素蛋白分子形成β-折叠结构。L929成纤维细胞在凝胶上呈对数稳定增长,说明水凝胶具有良好的细胞相容性,具有用于组织修复的潜力。     

基于废弃毛纺织物的抗菌复合纳米纤维膜的制备及性能

为制备抗菌性好、安全、成本低且性能稳定的纳米纤维,采用碱溶解-等电点沉淀法从废弃羊毛中提取角蛋白多肽链段(WK),以铜离子(Cu)为抗菌剂,加入聚乙烯醇(PVA)共纺,采用静电纺丝法制备PVA/WK/Cu纳米纤维膜。利用正交试验选出形态最佳的PVA/WK纳米纤维,再添加不同含量的铜离子进行性能测试分析。试验结果表明：当聚乙烯醇质量分数为8%,角蛋白质量分数为20%时,制备的PVA/WK纳米纤维光滑均匀。铜离子的加入对纤维平均直径影响较小,但对纤维均匀程度影响较大。红外光谱曲线发生变化的原因是受角蛋白与PVA氢键结合以及铜离子与角蛋白和PVA形成配位键的影响。由TG-DSC结果得出,角蛋白的加入在一定程度上提高了纳米纤维膜的热稳定性。对金黄色葡萄球菌进行琼脂平皿扩散法测试,纤维膜表现出良好的抗菌性能。     

溶解纤维素-PVA复合凝胶的制备及其性能研究

将微晶纤维素溶解于N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）溶剂体系,并与聚乙烯醇（PVA）NMMO溶液混合,采用溶胶-凝胶工艺制备纤维素-PVA复合凝胶,探究不同凝固浴对复合凝胶性能的影响,并利用X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）等表征手段考察了复合凝胶的晶体结构、热稳定性、微观结构等性能,讨论基于NMMO溶剂体系纤维素与PVA复合的成胶机理。结果表明,与分别以水及无水乙醇为凝固浴制得的复合凝胶相比,以20% NMMO/1%硼砂为凝固浴制得的复合凝胶无裂纹,且具有良好的韧性,机械性能最佳;经NMMO溶解后制得的纤维素凝胶由纤维素Ι型转变为纤维素Ⅱ型,而经1%硼砂交联后制得的纤维素-PVA复合凝胶在2θ=13.18°和19.46°处出现新的结晶峰,其为PVA的衍射峰,说明纤维素与PVA交联复合;热重分析显示,与纤维素凝胶相比,纤维素-PVA复合凝胶的热稳定性显著提高,热降解初始温度从270℃升高至280℃左右;利用SEM可观察到经硼砂交联后的纤维素-PVA复合凝胶的孔隙约500 nm,相对于纤维素凝胶,其孔隙结构更均匀紧凑。     

纳米纤维素增强壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能研究

以壳聚糖(CS)与聚乙烯醇(PVA)为原料,氧化的纳米纤维素(O-CNWs)作为纳米填料和潜在的交联剂,采用瞬时凝胶法制备得到CS/PVA/O-CNWs水凝胶。氧化的纳米纤维素和制备出的水凝胶通过扫描电镜(SEM)、元素分析仪、红外光谱(FT-IR)、热重分析仪(TGA)和流变仪等先进的测试手段进行表征。结果表明:CNWs被高碘酸钠成功氧化;O-CNWs和CS成功交联形成了共价键;相比用纳米纤维素作填料的水凝胶,O-CNWs的加入提高了水凝胶734%的储能模量和581%的损耗模量,但是也相对降低了水凝胶的含水量和溶胀度;TGA分析表明O-CNWs的加入提高了水凝胶的热稳定性,初始分解温度和最大分解温度都有所提高,并且热解残余量减少。     

壳聚糖与PVA共混纤维的结构与性能研究

采用湿法纺丝技术制备壳聚糖与PVA共混纤维,通过FT-IR、XRD、SEM研究其微观结构、晶体结构和微观形貌,并测试纤维的力学性能、吸湿性能.结果表明:壳聚糖与PVA具有良好的相容性;壳聚糖与PVA之间有强的分子间作用,使得壳聚糖与PVA共混纤维的结晶度得到了提高;壳聚糖与PVA共混纤维的粗细比较均匀,横截面形状不规则,纤维表面有沟槽;PVA的加入改善了壳聚糖与PVA共混纤维的力学性能;壳聚糖与PVA共混纤维的回潮率为12.2%,略低于壳聚糖纤维的13.5%,吸湿性能良好.     

改性聚乙烯醇/纳米银柔性应力传感器的制备及性能研究

文章以聚乙烯醇(PVA)为基材,利用端氨基超支化聚合物(HBP-NH2)对其进行改性,并基于HBP-NH2诱导原位调控生成纳米银的功能,在改性PVA中组装纳米银,制备了改性PVA/纳米银柔性应力薄膜传感器。研究了改性前后PVA的化学结构,以及改性PVA/纳米银薄膜的力学性能和拉伸传感性能,结果表明:以丁二酸酐为中间体可以有效将HBP-NH2接枝到PVA大分子链上,改性后的PVA薄膜断裂伸长率达到341%左右,同时HBP-NH2在分子间的交联使得改性PVA薄膜具有良好的拉伸回复性和耐疲劳性。在拉伸形变过程中薄膜的电阻值发生显著变化,随着伸长率的增加呈线性增长,且具有良好的循环稳定性,可用作柔性人体运动监测。     

新型明胶/壳聚糖/PVA水凝胶的制备及性能

本实验以明胶、壳聚糖、PVA为原料,以甲醛为交联剂制备透明、柔软、均匀的明胶/壳聚糖/PVA水凝胶。通过对成胶最佳温度、pH、质量比进行优化,并对水凝胶的溶胀性、力学性能和保水性进行测试研究,为进一步改善水凝胶的性能提供理论依据。实验结果表明当明胶用量为0.2g,明胶、壳聚糖、PVA的质量比为2∶2∶1,交联温度为25℃,加入交联剂量为0.001L时可以制得表面光滑、柔软和高溶胀度的水凝胶。