基于金属离子交联的自修复聚丙烯酸水凝胶EI北大核心CSCD

自修复水凝胶在被破坏后,断裂部分能够自发愈合回复到初始状态,其具有重要的应用价值。文中利用Fe^(3+)与聚丙烯酸分子链中羧基之间的相互作用,构筑具有自修复性能的水凝胶。聚合过程中,在丙烯酸单体中加入Fe Cl_3和过硫酸钾,在室温条件下引发丙烯酸聚合,反应6 h后制得水凝胶。Fe^(3+)在体系中同时起到交联剂和引发剂的作用。该方法制备时原料简单、反应条件温和,特别适合于规模化生产。所制备的水凝胶自修复速度快,12 min内即可完全修复,修复后水凝胶力学性能基本能回复到修复以前的状态。而且水凝胶透明性好,适合于制备光学性能优异的水凝胶材料。     

不同盐溶液对杂化双交联聚丙烯酸水凝胶力学性能的调控

采用"一锅法"制备了杂化双交联聚丙烯酸水凝胶,再通过分别浸泡氯化铝、氯化钙、氯化钠形成聚丙烯酸-铝(PAAc-Al~(3+))、聚丙烯酸-钙(PAAc-Ca~(2+))、聚丙烯酸-钠(PAAc-Na+)杂化双交联水凝胶,同时对PAAc-Na+凝胶的自愈合性能进行研究。结果表明,随着金属离子价态及同等价态离子浓度的增加,凝胶的力学强度逐渐增加,PAAc-Al~(3+)的拉伸强度达到3.47 MPa,比PAAc-Ca~(2+)拉伸强度(2.63 MPa)、PAAc-Na+拉伸强度(1.79 MPa)大,但是断裂伸长率为PAAc-Na+的最优,达到1320.9%。同时对凝胶含水量进行测试可知,随着离子价态及同等价态离子浓度的增加,凝胶的含水量与体积逐渐减小,特别的是Na+调控的凝胶含水量与体积是先增加后减小。被宏观破坏的凝胶断面可自愈合,通过Na+调控后可拉伸至初始样条的0.3倍,拉伸强度约为初始样条的40%。     

多价金属离子增强琼脂-聚丙烯酸复合双网络水凝胶及其自修复性能

使水凝胶同时具备高强度和自修复性能,采用"一锅法"制备了多价金属离子Ca~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+)增强琼脂(Agar)-聚丙烯酸(PAAc)复合双网络水凝胶Ca~(2+)/Agar-PAA、Al~(3+)/Agar-PAA和Fe~(3+)/Agar-PAAc双网络水凝胶。研究不同多价金属离子对Agar-PAAc双网络水凝胶的增强作用及Fe~(3+)/Agar-PAAc的自修复自愈合性能。结果表明,Fe~(3+)/Agar-PAAc的拉伸强度(320.7kPa)和断裂伸长率(1 130%)分别为Ca~(2+)/Agar-PAAc的12倍和9倍,Fe~(3+)/Agar-PAAc的断裂伸长率与Al~(3+)/Agar-PAAc相当,但拉伸强度为Al~(3+)/Agar-PAAc的5倍。对样品实施定应变拉伸使内部发生破坏,被破坏的Fe~(3+)/Agar-PAAc在Fe~(3+)溶液中浸泡30 min,修复率达到100%。被破坏的Fe~(3+)/Agar-PAAc在50℃环境中处理15min,修复率达到100%。切断的Fe~(3+)/Agar-PAAc凝胶断面被固定在一起,在密封环境中放置48小时,试样断面可自愈合,且可拉伸至约8倍初始长度。Fe~(3+)/AgarPAAc双网络水凝胶具有优异力学性能和自修复性能,不施加温度、化学物质等外界刺激,实现两重网络均具有自修复性能的效果。     

生物可降解温敏性物理交联水凝胶的研究进展EI北大核心CSCD

近年来,原位形成的水凝胶体系已有诸多报道,通过溶剂交换、紫外线照射、离子浓度、pH值和温度的改变可原位诱导凝胶化转变。温敏性凝胶体系通常具有微妙的疏水-亲水两亲性平衡,在不需要有机溶剂、偶联剂和其它外界刺激的条件下,仅通过改变环境温度即可触发凝胶化相转变。生物可降解的温敏性水凝胶具有广阔的应用前景,既能作为药物缓释与输送的载体,也可用作组织再生的支架等生物医学材料。文中根据凝胶基体共聚物拓扑结构的不同,详细综述了近年生物可降解温敏性物理交联水凝胶的研究进展,及其化学物理结构与凝胶化行为、凝胶特性之间的内在联系。     

化学/离子交联水凝胶的透光度溶胀行为和力学性能EI北大核心CSCD

以丙烯酰胺(AM)和海藻酸钠(SA)为功能单体,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和CaCl2为交联剂,制备得到化学/离子复合交联水凝胶(CIC型),同时合成出化学交联(CC)、离子交联(IC)和半互穿化学交联(SCC)型水凝胶作为对比,采用紫外可见分光光度计、场发射扫描电镜、称重仪和单纤维强力机对4种水凝胶的透光度、孔洞结构、溶胀行为和力学性能进行了研究。结果表明,CC型水凝胶的吸光度值为0.049,透光性最好,透光性由好及坏顺序为CC>SCC>CIC>IC;CIC方式制得的水凝胶吸光度为0.621;最大断裂应力为158.9 kPa,分别是CC型和SCC型水凝胶的5.17倍和1.96倍;最大拉伸倍数和最大溶胀比(MSR)为4.29 g/g和13.70 g/g,分别是IC型水凝胶的9.77倍和12.38倍;场发射扫描电镜结果表明CIC水凝胶具有海绵状规整的微孔结构,是用于替代肌腱组织的理想材料。     

贻贝仿生自愈合pH敏感性聚丙烯酸凝胶的制备

3,4-二羟基苯乙胺(DOPA)含有的茶酚(catechol)基团具有与金属离子相互作用形成非共价键的能力。文中制备了一种新型的贻贝仿生自愈合pH响应性凝胶,通过多巴胺共轭聚丙烯(PAA-DOPA)中的Catechol基团与硼酸(H_3BO_3)中的硼离子(B~(3+))配位作用,形成交联凝胶。当pH从酸性条件增加到指定的pH时(pH=9),B~(3+)与2个儿茶酚官能团能络合形成双配合物。此外,B~(3+)-catechol可逆性为PAA-DOPA凝胶提供了自我修复能力。因此,这种pH响应性和自我修复凝胶将会在智能水凝胶、医用凝胶和密封胶领域有巨大的应用潜能。     

不同细度脱脂紫茎泽兰水凝胶的溶胀动力学EI北大核心CSCD

以不同细度脱脂紫茎泽兰为原料,对比研究在相同的接枝共聚条件下所得水凝胶的溶胀行为。结果表明,在200mesh～325mesh内,随着原料颗粒细度降低,所得相应凝胶的溶胀速率和溶胀度都随之增大,水分子在凝胶中的扩散行为均可用non-Fickian扩散来描述;在325mesh～400mesh时所得凝胶的溶胀过程符合Fickian扩散规律。同时,通过Beren-Hopfenberg微分方程描述凝胶吸液值大于60%的溶胀行为,并计算得到相应凝胶的扩散常数。     

聚丙烯酰胺疏水缔合水凝胶的合成EI北大核心CSCD

以丙烯酰胺(AM)和自制疏水大单体(MM)及十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为原料,利用胶束共聚的方法,合成了一系列疏水缔合水凝胶。利用傅里叶变换红外光谱对凝胶结构进行了表征,并对凝胶的溶胀行为进行了测试。结果表明,室温下,水凝胶的溶胀率随疏水大单体含量的增加而增大,溶胀达到平衡所需时间缩短。随温度的升高,溶胀所需要的时间缩短;随SDBS浓度的增大,凝胶的溶胀率降低;1%的NaCl水溶液中,凝胶的最大溶胀率显著减小,继续增大NaCl水溶液的浓度,最大溶胀率无明显改变。由于起物理交联作用胶束的缔合和解缔合作用使凝胶具有良好的重塑性能和自愈合性能。     

动态杂化双网络水凝胶的构建与性能

针对自修复凝胶中高效自修复功能和优异力学性能难以同步兼顾的关键问题,文中以苯硼酸修饰的透明质酸(PBA-HA)为凝胶基质、聚乙烯醇(PVA)为交联剂,通过硼酯键形成第一重交联,之后通过冻融形成PVA结晶区形成第二重交联,制备了动态硼酯键、氢键协同作用的双重网络水凝胶.结果表明,所制备的PBA-HA/PVA水凝胶不仅具有...     

聚乙烯醇/聚丙烯酸水凝胶的电刺激响应性研究

通过冰冻－解冻循环方法制备了机理交联水凝胶聚乙烯醇（PVA）／聚丙烯酸（PAA），研究了该水凝胶在直流电场作用下的弯曲响应性质，考察不同浓度和组成的凝胶在0．01mol/L Na2Co3电解质水溶液中，。作用电场的电场强度对凝胶弯曲速率的影响，以及电解质溶液的浓度对凝胶弯曲速率的影响，初步探索了凝胶在电场作用下的弯曲机理。     

交联聚乙烯醇膜的热性能、动态力学性能和水凝胶性质EI

用差示扫描热法(DSC)和动态粘弹仪(DVE)研究了交联聚乙烯醇(CL-PVA)膜的热性能、动态力学性能和水凝胶性质。发现在CL-PVA水溶胀膜的弹性网格里存在着游离水和可自由“键合水”的状态,另一方面,交联膜的玻璃化转变温度(T_g)和晶区损耗峰温度(Tβ)随交联度的增加而提高,但熔点(T_m)。鲒晶温度(T_c)和结晶度(C)相反地却呈现出下降的现象。动态复合模量([E])受交联和结晶两因素的影响而显示了较复杂的变化。     

光交联羧甲基壳聚糖水凝胶的制备及药物缓释性能研究EI北大核心CSCD

羧甲基壳聚糖是一种壳聚糖衍生物,具有良好的生物相容性和可降解性,在生物医药领域具有广泛的应用。本研究合成一种可光交联的水溶性羧甲基壳聚糖衍生物。通过对羧甲基壳聚糖进行双键修饰,合成甲基丙烯酸缩水甘油酯改性的羧甲基壳聚糖(M-CMCS),并通过核磁共振氢谱(1H-NMR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对M-CMCS的结构进行表征。通过光引发M-CMCS交联制备具有不同交联度的M-CMCS水凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、流变仪和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别对M-CMCS水凝胶的微观形态、黏弹性能、溶胀性能、酶促降解性能和体外药物释放性能进行了研究。结果表明:随着甲基丙烯酸缩水甘油酯与羧甲基壳聚糖的氨基摩尔比的增加,产物的接枝度逐渐增加。M-CMCS水凝胶具有高度孔隙化且孔隙之间相互连通的结构特点,孔径在1~20μm范围内。随着交联度的增大,M-CMCS水凝胶的溶胀比减小。M-CMCS水凝胶在溶菌酶作用下缓慢降解,随着交联度的增大,降解速率减慢。M-CMCS水凝胶对抗癌药物吉西他滨具有缓释作用,药物释放时间可达4天。光交联M-CMCS水凝胶在药物释放及组织工程领域具有重要的应用前景。     

聚乙烯醇/碳点形状记忆发光水凝胶的制备与性能EI北大核心CSCD

借助水热技术,以壳聚糖为碳源,通过简单的"一锅法"直接合成荧光碳点,研究了其紫外吸收与荧光光谱,并通过扫描电子显微镜表征了其形貌与大小。结果表明,所制备的纳米碳点有着近球形的形貌,并具有良好的光致发光性能。在此基础上,以生物医用材料聚乙烯醇水凝胶为基材,通过与碳点的物理复合以及适当的化学交联,制备了同时兼具光致发光与形状记忆二重功能的聚乙烯醇/碳点杂化水凝胶。通过优化"冷冻-解冻"时间调整水凝胶的结晶微区,可以得到形状固定率与回复率均超过85%的聚乙烯醇/碳点形状记忆杂化水凝胶,而且水凝胶的三维交联网络,对碳点的荧光衰减行为起到了良好的抑制作用,使其发光稳定性得到明显改善,这些发现将有利于拓展聚乙烯醇以及荧光碳点在生物医学领域的应用。     

以聚乙烯醇和聚乙烯醇共聚物为基础的新型水凝胶EI北大核心CSCD

本发明涉及含具有特殊几何结构的聚乙烯醇和／或聚乙烯醇共聚物的水凝胶,制造水凝胶的工艺方法和水凝胶在生物医药和药剂领域中作为材料的应用,用于制造接触镜片、控制活性物的释放和作为包涵固定化生物催化剂的载体材料、作为钻孔液的添加物、作为采油的置换剂、作为水泥的助剂和作为高粘度液体的添加剂,例如用于改善石油的流动性能和快速输送以及作为化妆品的组分。     

以聚乙烯醇和聚乙烯醇共聚物为基础的新型水凝胶EI北大核心CSCD

本发明涉及含具有特殊几何结构的聚乙烯醇和／或聚乙烯醇共聚物的水凝胶,制造水凝胶的工艺方法和水凝胶在生物医药和药剂领域中作为材料的应用,用于制造接触镜片、控制活性物的释放和作为包涵固定化生物催化剂的载体材料、作为钻孔液的添加物、作为采油的置换剂、作为水泥的助剂和作为高粘度液体的添加剂,例如用于改善石油的流动性能和快速输送以及作为化妆品的组分。     

高强度聚苯胺-聚丙烯酸/聚丙烯酰胺导电水凝胶的制备与性能

将导电聚合物引入到水凝胶网络中的导电高分子基导电水凝胶,因结合了水凝胶的三维网络结构、良好的生物相容性、优异的力学性能等和导电高分子良好电学性能等优点而被广泛研究,特别是以聚苯胺(PANI)为导电高分子的导电水凝胶.但PANI不溶于水,因此很难制备PANI基导电水凝胶.本文以制备高强度PANI基导电水凝胶为目的,尝试将...     

黄原胶/聚乙烯醇互穿网络水凝胶的电刺激响应行为EI北大核心CSCD

以戊二醛为交联剂,制备了黄原胶/聚乙烯醇(XG/PVA)互穿聚合物网络水凝胶,并研究了其吸水率、力学性能和电刺激响应行为。结果表明,在NaCl溶液中,该水凝胶的平衡溶胀比随NaCl溶液离子强度增大而减小,随pH值的增大而增大,当pH≥7时基本保持不变;经离子强度为0.01 mol/L NaCl溶液充分溶胀的XG/PVA互穿聚合物网络水凝胶其弹性模量为0.9844 MPa,拉伸强度为1.5691 MPa,断裂伸长率为1.60;在非接触的直流电场作用下,于NaCl溶液中,该水凝胶发生弯曲,凝胶的弯曲速度和弯曲偏转程度随外加电场的增加而增大;NaCl溶液离子强度对凝胶弯曲行为产生影响,当溶液离子强度I≤0.05时,凝胶向电场负极弯曲,当溶液离子强度I≥0.05时凝胶向电场正极弯曲;在循环电场作用下,其弯曲响应行为具有良好的可逆性。     

颗粒性质对凝胶流变性的影响EI北大核心CSCD

颗粒性质能够显著改善凝胶性能,为分析颗粒性质对凝胶流变性的影响,以瓜尔胶基水凝胶和玻璃微珠、氧化铝粉、炭粉等颗粒为原料,利用激光粒度仪、扫描电子显微镜、真密度分析仪和旋转流变仪等开展了研究。通过考察颗粒粒径、形状、密度和浓度等参数,揭示了颗粒的加入对凝胶表观黏度和屈服应力等性能的影响。结果表明,凝胶中加入颗粒会显著增加其黏度;凝胶的黏度随颗粒粒径的增大而增加,随颗粒界面粗糙度的增加而增加,随颗粒真实密度的增加而减小;凝胶的屈服应力与其黏度的变化规律相似。研究结果可为凝胶流变性的调控提供参考。     

不同体系的双网络水凝胶及其增强机理

双网络水凝胶是由两种不同性质的聚合物形成的互穿网络,第一层为紧密交联的刚而脆聚电解质网络,第二层为松散交联的软而韧中性网络.双网络水凝胶具有极高的机械强度和韧性,甚至可以与橡胶相媲美.其中,刚而脆聚电解质网络为双网络水凝胶提供了“牺牲键”,起到分散外界应力的作用;而软而韧的中性聚合物填补于剐性网络中,为双网络水凝胶提供了支架,保持水凝胶外形.基于上述机理,研究者设计合成了具有高强度、良好生物相容性、低摩擦和低磨损等特性的双网络水凝胶.着重讨论了不同体系双网络水凝胶的力学性能和增强机理,并展望了双网络水凝胶研究前景.