PAA/GO/Fe~(3+)水凝胶的制备及自修复性能研究

为了制备高自修复效率水凝胶,本文以丙烯酸(AA)为单体,过硫酸铵((NH4)2S2O8)为引发剂,Fe~(3+)为离子交联剂,制备了具有自修复性能的双物理交联网络PAA/GO/Fe~(3+)水凝胶。采用红外光谱仪、电子万能试验机等对凝胶进行了表征和测试,分析了GO含量、Fe~(3+)浓度对凝胶的拉伸性能、溶胀性能以及自修复性能的影响。实验结果表明:当Fe~(3+)摩尔分数x为0.5%,GO质量分数w为0.4%时,水凝胶的综合力学性能最好,拉伸强度为0.28MPa,断裂伸长率为760%;吸水倍率为70倍,自修复效率达到了62%。     

PVA/PAA/BC复合水凝胶的制备与性能

利用冰冻-解冻循环法制备聚乙烯醇（PVA）/聚丙烯酸（PAA）/细菌纤维素（BC）复合水凝胶.研究BC与单体丙烯酸（AA）用量对PVA/PAA/BC复合水凝胶的力学性能和溶胀特性的影响,初步探讨PVA/PAA/BC复合水凝胶的pH敏感性.实验结果表明：随着BC添加量的增多,PVA/PAA/BC复合水凝胶的含水率和拉伸强度与PVA/PAA水凝胶相比均有一定程度的提高,SEM表明复合水凝胶的网络交联点增多;加入AA会使复合水凝胶拉伸强度减小,但溶胀性能提高很多.综合考虑,BC添加量为4%,AA添加量为8%时,各项性能均较好.     

聚乙烯醇水凝胶动态机械性能的温度依赖关系

研究了PVA水凝胶的动态力学性能.结果发现,在50℃以后,其模量随温度上升显著下降,说明物理交联的PVA水凝胶的氢键随温度升高被逐步打开,利用Arrhenius方程推算其活化能约为149.8 kJ/mol.当温度缓慢的下降,其氢键可以部分重建,与温度下降速率有明显的依赖关系.     

新型P(DMAEMA/AA)半互穿网络水凝胶的研究

用K2S2O8引发自由基水溶液聚合制备聚N，N’-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)大分子，并以MBAA为交联剂、K2S2O8为引发剂，再次通过自由基引发方式，将其引入丙烯酸(AA)凝胶网络中，制备出新型的P(DMAEMA／AA)半互穿网络凝胶．实验证明，P(DMAEMA／AA)半互穿网络凝胶具有离子响应性和pH响应性．在离子响应时当NaCl溶液浓度达到0．08mol/L时，凝胶的体积基本保持不变，而且与普通PAA水凝胶相比，此半互穿网络凝胶的动态力学性能发生了明显变化。     

高强度和自修复PAA-co-PAM/Gelatin双物理网络水凝胶的制备及性能研究

针对传统的双网络(DN)水凝胶由于缺乏有效的动态交联机制,从而很难同时实现高强度和自愈合性能的问题。文中设计制备了具有双物理网络的水凝胶聚丙烯酸-co-丙烯酰胺/明胶(PAA-co-PAM/Gelatin),在所制备的凝胶中,聚丙烯酸-co-丙烯酰胺分子链以氢键交联作为第一网络,明胶通过分子链螺旋化交联作为第二网络。分别考察了不同丙烯酸-丙烯酰胺浓度及明胶含量对DN凝胶的力学性能和自修复性能的影响。实验结果表明:当丙烯酸-丙烯酰胺总浓度为5mol·L~(-1),明胶的质量分数为30%时,制备的水凝胶性能最佳,其弹性模量可达361.8kPa,断裂强度和断裂伸长率分别为605.3kPa和835%,冲击强度和耗散能分别为4.26MJ·m~(-3)和806.5kJ·m~(-3),自修复效率大于70%。所制备的PAA-co-PAM/Gelatin凝胶兼具良好的力学强度和自愈合性能,能够在4h内快速修复表面划痕。     

静电纺CS/PVA纳米纤维膜对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性

采用静电纺丝法制得CS/PVA纳米纤维膜,并将其作为对铜、镉离子的吸附材料。通过扫描电子显微镜(SEM)观察到CS/PVA纳米纤维细而均匀且呈不规则的网状结构。力学性能测试结果表明CS/PVA纳米纤维膜的稳定性较好,为其广泛应用于金属离子吸附材料提供前提。系统探讨了吸附时间、pH值、金属离子初始浓度对吸附性能的影响。结果表明,CS/PVA纳米纤维膜对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附作用在2 h内即可快速达到平衡,其吸附容量随着金属离子初始浓度、溶液pH值的增加而增大。此外,在100 mmol/L的稀盐酸(HCl)溶液中,Cu~(2+)、Cd~(2+)的脱附率在1min内可分别达到86.7%和91.3%。     

一种新型罗丹明B类Fe~(3+)荧光探针的合成及性能

以罗丹明B(RhB)、水合肼、苯甲醛为原料,通过两步反应合成了一种新型罗丹明B类荧光探针RhB-P,并利用傅里叶红外变换光谱与核磁共振氢谱对RhB-P的分子结构进行表征。紫外-可见光谱和荧光光谱表明:在V(乙腈)∶V(水)=1∶1溶液中,RhB-P对Fe~(3+)具有良好的选择性,溶液可从无色转变至粉色。荧光滴定实验以及Job's实验结果表明:络合物中n(RhB-P)∶n(Fe~(3+))=1∶1,且络合物的荧光强度在c(Fe~(3+))为0.1μmol/L～20μmol/L区间范围内,与其呈正线性关系,检出限为0.193μmol/L。     

支化聚乙烯亚胺(PEI)阳离子水凝胶的制备及性能研究

将支化聚乙烯亚胺(PEI)、丙烯酸(AA)、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(PEGA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)交联剂和光引发剂2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮共混合,通过紫外光引发的自由基聚合制备了一种基于支化聚乙烯亚胺的阳离子水凝胶P(AA-PEI)/PPEGA.作为对比,也制备了不含支化聚乙烯亚胺的PAA/PPEGA水凝胶.采用流变仪对水凝胶的力学性能进行测试.结果表明:PEI与PAA的第二重交联赋予水凝胶更好的力学性能,储存模量提高了50%,达到6 kPa.对重金属Cu~(2+)离子的吸附实验表明,P(AA-PEI)/PPEGA水凝胶能有效地清除水溶液中的Cu~(2+)离子.     

不同金属离子对羧甲基纤维素钠相互作用的影响研究

羧甲基纤维素钠是纤维素的羧甲基化衍生物,被广泛用于多个工业门类.我们以不同浓度的羧甲基纤维素和不同金属离子(Cu~(2+),Ca~(2+),Ni~(2+)和Fe~(3+))进行作用,观察羧甲基纤维素钠与金属离子溶液混合后的状态.结果表明羧甲基纤维素钠与Fe~(3+)作用时可得到红棕色胶体溶液,具体实验条件为CMC固定质量为3 g,质量浓度为3.45%,氯化铁浓度为0.02 mol/L,加入量为15.0 mL;并进一步对羧甲基纤维素钠和氯化铁混合液的紫外光谱进行了表征.     

电子束辐射制备pH敏感性聚乙烯醇水凝胶

应用电子束辐射交联技术制备了聚乙烯醇接枝丙烯酸(PVA-g-AAc)水凝胶。研究了pH值、AAc单体用量和辐照剂量等因素对PVA-g-AAc水凝胶溶胀率的影响。实验结果表明,在1 697cm-1处,PVA-g-AAc水凝胶的红外光谱图上出现强烈的羰基的C O特征峰,表明AAc成功接枝到PVA分子上;PVA-g-AAc水凝胶的溶胀率随PVA/AAc/H2O中AAc的质量分数和浸泡时间增加而增大;在pH=9.2时,PVA-g-AAc水凝胶具有显著的pH敏感性;辐射剂量为15kGy时,由PVA/AAc/H2O(1/1/20,质量比)混合溶液制备的PVA-g-AAc水凝胶具有较高的溶胀率;辐射剂量为5kGy时,由PVA/AAc/H2O(1/5/20,质量比)混合溶液制备的PVA-g-AAc水凝胶具有较高的溶胀率。     

PVA/壳聚糖/淀粉水凝胶的制备和性能

采用反复冷冻-解冻法制备了一系列的PVA/壳聚糖/淀粉水凝胶.测试了共混膜的力学性能、脱水率和溶胀度.结果表明:壳聚糖含量为2.7%的水凝胶具有最大的断裂延伸率,拉伸强度也较高.淀粉和壳聚糖的加入,改变了复合水凝胶的脱水率和溶胀度.     

聚乳酸/壳聚糖/明胶复合丝线的性能分析

为获得具有良好生物活性和力学性能的组织工程支架用复合丝线,以聚乳酸(PLA)长丝为原料,经碱减量后将其与壳聚糖(CS)/明胶(Gel)水凝胶溶液进行复合,通过冷冻干燥法获得PLA/CS/Gel复合丝线.利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、万能材料试验机、浸泡模拟体液法等对试样的形貌结构、力学性能及生物活性进行表征.结果 表...     

PAA/CS/GO水凝胶的制备及其吸附性能

为了克服壳聚糖在酸性条件下不稳定的缺点，提高氧化石墨烯的分散性能，提升壳聚糖/氧化石墨烯体系对亚甲基蓝的吸附性能，利用自由基聚合和热交联法将丙烯酸（AA）引入壳聚糖（CS）/氧化石墨烯（GO）体系，制备了聚丙烯酸（PAA）/CS/GO水凝胶，并采用电子扫描电镜和傅里叶变换红外光谱对水凝胶的表面结构及化学成分进行了表征，探究了丙烯酸用量、pH值、吸附时间、染料浓度和温度对水凝胶吸附亚甲基蓝容量的影响。结果表明：PAA/CS/GO水凝胶内部成功引入了大量羧酸基团，内部充满孔洞结构并具有稳定性和极佳的吸水溶胀性能；吸附实验表明，丙烯酸剂量为12 mL时制备的PAA/CS/GO水凝胶在温度为333 K时对亚甲基蓝（MB）具有最佳吸附效果，吸附量达到了771.5 mg/g；同时该水凝胶对亚甲基蓝的吸附过程遵循拟二阶动力学模型和Freundlich等温吸附模型。吸附机理研究发现，静电作用力、氢键、共轭作用和孔隙结构是高吸附性能的主要影响作用力。     

PLA/PVA/SA复合纱线的制备与表征

将聚乳酸(PLA)短纤纱与聚乙烯醇(PVA)/海藻酸钠(SA)混合水凝胶溶液复合,经冷冻、解冻、浸泡和干燥后获得水凝胶复合纱线,并进一步进行矿化处理。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、红外光谱(FTIR)、吸水率和拉伸测试对试样的形貌结构、元素组成、基团变化、亲水性和力学性能表征分析。结果表明:复合纱线中水凝胶成功披覆纱线表面并渗透入纱线内部,在纱线表面形成三维微孔结构;经矿化处理后,纱线表面沉积大量磷灰石,且磷灰石含量多于纯PLA短纤纱;与纯PLA短纤纱相比,复合纱线吸水率增加约50%,力学性能增强。该制备所得复合纱线具有良好的体外生物活性、吸水性和力学性能,可用于构建组织工程支架材料。     

山西潞安煤基油公司外排水脱氟工程实践

山西潞安煤基油公司气化炉因煤质变更掺烧兰炭后,外排水中的氟化物质量浓度(以F~-计)为45～65 mg/L。采用化学沉淀法+化学混凝法去除排水中的氟化物,使外排水中的氟化物质量浓度低于10 mg/L。投加的试剂溶解于水后其质量浓度分别为熟石灰200 mg/L、聚合硫酸铝20 mg/L、偏铝酸钠60 mg/L、阴离子聚丙烯酰胺1 mg/L。另外,该方法对水中的阴离子Cl~-和金属离子如Fe~(2+)、Fe~(3+)、Cu~(2+)、Mg~(2+)等也有较好的去除效果,出水浊度较低,回用水池的主要水质参数均低于直冷系统循环冷却水指标,取得了较好的环境效益和经济效益。     

Fe~(2+)催化H_2O_2/Na_2S_2O_8氧化降解水中黄腐酸

利用Fe~(2+)催化H_2O_2或Na_2S_2O_8降解水中的黄腐酸,研究了诸因素(处理剂加量、pH和温度)对黄腐酸降解的影响。黄腐酸溶液颜色和TOC的去除,紫外区光吸收强度的降低都表明H_2O_2/Fe~(2+)体系对黄腐酸具有良好的降解效果;在pH=3.0、H_2O_2为400mg·L~(-1)、H_2O_2与Fe~(2+)物质的量的比为10∶1的条件下,处理100mg·L~(-1)黄腐酸溶液120 min,TOC去除率达到88.4%。Na_2S_2O_8/Fe~(2+)降解结果表明:在pH=3.0、Na_2S_2O_8为2 000mg·L~(-1),Fe~(2+)为5mmol·L~(-1),温度为50℃条件下处理100 mg·L~(-1)黄腐酸水样240min,TOC去除率为55.9%。分析降解效果和试剂成本可知,H_2O_2/Fe~(2+)法降解水中黄腐酸优于Na_2S_2O_8/Fe~(2+)法。     

聚乙烯醇-壳聚糖水凝胶机械性能的研究

研究了聚乙烯醇与壳聚糖质量比、溶剂醋酸溶液体积、交联剂戊二醛浓度等对聚乙烯醇—壳聚糖水凝胶机械性能的影响,正交实验的结果表明当m(聚乙烯醇):m(壳聚糖)=4:1、溶剂醋酸体积为80 mL、交联剂戊二醛的浓度为0.213 mol/L时凝胶硬度最大;当m(聚乙烯醇):m(壳聚糖)=6:1、溶剂醋酸体积为100 mL、交联剂戊二醛的浓度为0.213 mol/L时凝胶破裂强度最大.     

不同条件制备聚丙烯酸水凝胶的结构与性能

采用乳液聚合方法将引发剂过硫酸铵（APS）和乳化剂十二烷基硫酸钠（SDS）制备出聚丙烯酸树脂乳液,再加入不同条件交联剂固化成聚丙烯酸（PAA）水凝胶,并探究使用紫外固化和热固化2种不同固化方式及不同固化时间对PAA水凝胶性能的影响。通过氮气等温吸脱附曲线测试（Brunauer-Emmet-Teller, BET）、扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）、热失重分析（thermogravimetric analysis, TGA）、溶胀度、力学测试等方法,对水凝胶的性能进行表征分析。结果表明,形成的PAA水凝胶主要为片状颗粒材料,在紫外固化20 min条件下,其孔径主要分布在2～4 nm;且在热固化条件下,当交联剂质量浓度为0.06、0.07 g/mL时PAA水凝胶溶胀度可达到667%,在交联剂质量浓度为0.09 g/mL时拉伸强度可达到60 k Pa。综上所述,对比紫外固化和热固化2种方法以及不同条件交联剂下制备的PAA水凝胶的差异,对理解和优化PAA水凝胶的制备具有一定的指导意义。     

DOPAC/Fe~(3+)/H_2O_2体系降解罗丹明B的研究

Fenton氧化法是目前用于降解有机污染物的有效手段之一。以3,4-二羟基苯乙酸参与的类Fenton体系(DOPAC/Fe~(3+)/H_2O_2)为研究对象,对污染物进行降解,并对初始pH值、DOPAC/Fe~(3+)浓度比、H_2O_2浓度进行优化。结果表明:DOPAC/Fe~(3+)/H_2O_2体系对污染物有较优的去除效果。在pH为3、DOPAC和Fe~(3+)浓度比为1∶1、H_2O_2浓度为2mmol/L时,在15min内罗丹明B在DOPAC/Fe~(3+)/H_2O_2体系中的去除率可达到99%以上,TOC去除率为62%。在该过程中,DOPAC也随污染物一起被矿化,避免了对环境的二次污染,体现了DOPAC/Fe~(3+)/H_2O_2体系的环境友好性。     

纳米海绵诱导的各向异性水凝胶的驱动行为研究

高含水量的水凝胶通常机械性能差、响应单一,严重限制了其作为软体驱动器的发展。为了制备出具有多响应和优异力学性能的智能水凝胶,以纳米海绵作为骨架,将明胶水凝胶加入其中并溢出一定厚度,从而获得具有双层各向异性结构的纳米海绵/明胶复合水凝胶。结果表明：纳米海绵/明胶复合水凝胶同时具备多种溶剂响应和优异的力学性能,与纯明胶水凝胶相比,复合水凝胶的拉伸应力和压缩应力从kPa级上升到MPa级;复合水凝胶改变了原始水凝胶的各向同性结构使其具备驱动能力,可以在多种离子溶液中弯曲变形,在3 mol/L的(NH₄)₂SO₄溶液中弯曲角度可达247°;复合水凝胶用作微流控阀门,能识别特定溶液并调控其通过阀门的速度。通过引入纳米海绵骨架有效地构造智能水凝胶的各向异性结构,并明显增强了水凝胶的力学性能和驱动能力,为智能水凝胶在微流控系统、智能驱动器和人工肌肉等领域的应用提供了新的思路。