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1.
将AA(丙烯酸)和AM(丙烯酰胺)单体通过自由基聚合及物理交联构建PAAAM(聚丙烯酸-聚丙烯酰胺)水凝胶的基本骨架,再将TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基)纳米纤维素-石墨烯(TOCN-GN)纳米导电复合物作为纳米增强相均匀分散到水凝胶基体中,通过Fe~(3+)物理交联水凝胶中的羧基形成离子配位键,建立更加紧密的交联网络,合成双重物理交联TOCN-GN/PAAAM复合水凝胶。TOCNs起到了纳米增强和协助分散GN的双重作用,而GN在提高力学性能的同时,也赋予水凝胶优异的导电性能。通过对复合水凝胶的化学结构、微观形貌、力学强度和导电性能等分析发现:当TOCNs的质量分数为2.0%,GN的质量分数为0.7%,Fe~(3+)浓度为0.10 mol/L时,导电水凝胶的综合性能最佳,如良好的抗压强度(2.15 MPa)、可拉伸性(当断裂伸长率为568.4%时,拉伸应力到达132.0 kPa)、优异的自恢复性能和抗疲劳能力(60 min内恢复效率高达92.1%)。由于GN和Fe~(3+)的存在,TOCNs可协助GN形成良好的导电通路,电导率可达2.49 S/m。此类复合导电水凝胶有望在可穿戴传感设备领域得以应用。 相似文献
2.
以木质素磺酸钙(CLS)为原料,通过化学改性制备了甲基丙烯酸化木质素磺酸钙(MLS),然后以MLS为交联剂与丙烯酰胺(AM)、聚乙二醇6000通过一步自由基聚合反应制备了具有半互穿网络结构的MLS/PAM复合水凝胶。通过红外光谱表征了其结构,并分析了其机械性能、吸水性能及吸附性能。研究结果表明:在该MLS/PAM复合水凝胶中MLS作为化学交联剂与丙烯酰胺通过自由基聚合形成化学交联网络,聚乙二醇6000作为线性聚合物穿插于化学交联网络中形成半互穿网络结构。性能分析发现:MLS/PAM半互穿网络复合水凝胶具有优异的压缩性能和吸水溶胀性能,且随着MLS用量由5%增加到15%,复合水凝胶在压缩应变为87.5%时的压缩应力由2.39MPa增加到3.74MPa,含凝胶量从37.06%增加到40.81%,平衡溶胀率从23.1 g/g降低至17.9 g/g。此外,MLS/PAM半互穿网络复合水凝胶对有机染料亚甲蓝的吸附能力随着MLS用量的增加而增加。 相似文献
3.
水凝胶是由亲水性聚合物通过物理或化学交联方式形成的3D网络结构材料,通常具有亲水性、黏弹性、生物相容性等特点,广泛应用于生物工程、柔性电子等领域。传统水凝胶一般采用化石基聚合物为原料,其使用和废弃过程对人体和环境存在潜在威胁;同时水凝胶长时间使用后,在机械外力作用下易产生破坏,从而会对其结构完整性和性能产生影响。具有自我修复能力的水凝胶破损后利用超分子相互作用或可逆共价作用可以恢复到与起始状态几乎相同的机械性能,对延长水凝胶使用寿命具有重要意义。纤维素是一种天然有机聚合物,主要来源于自然界中的树木等天然材料,具有无毒、无害、生物相容性好等优点,符合绿色环保理念,应用前景广阔。纤维素链上丰富的含氧基团可与水分子形成氢键网络,有利于制备具自愈能力的水凝胶。对纤维素进行化学改性得到纤维素衍生物,如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素等,可以扩大其在水凝胶领域的应用。本研究综述以纤维素以及纤维素衍生物为原料的一类自愈合水凝胶,总结传统自愈合水凝胶存在的缺点并提出相关改性策略。纤维素因自身晶体结构以及内部超分子相互作用导致其在水中难以溶解,故一般采用分散体系或溶解体系进行纤维素水凝胶的制备,通过调控水凝胶... 相似文献
4.
《林产工业》2017,(4)
笔者主要研究以硼砂和羟乙基纤维素改进甲苯二异氰酸酯(TDI)交联聚乙烯醇(PVA)木材粘合剂。采用正交试验法,探讨实验室制备该粘合剂的工艺条件:如羟乙基纤维素(HEC)、PVA、硼砂、交联剂TDI的加入量、合成反应的温度以及合成反应的时间等因素对该粘合剂粘结性能(包括压缩剪切强度、融冻性、颜色、黏度等)的影响。通过该改性过程能形成一种稳定的单组分、性能优良、原料成本合理、无环境污染的白色木材乳胶。通过正交试验分析得出在该试验设计范围内实验室制备该木材粘合剂最佳合成工艺:硼砂的加入量为0.1g/100 mL、HEC的加入量为0.4g/100 mL、PVA的加入量为10g/100mL、TDI的加入量为3mL/100mL、反应温度为30℃,搅拌反应时间为75min。聚乙烯醇粘合剂通过该改性过程,其压缩剪切强度达到6MPa以上,能形成一种稳定的单组分、性能优良、原料成本合理、无环境污染的白色木材乳胶。 相似文献
5.
为改善纳米SiO_2在水性聚丙烯酸(poly acrylic acid,PAA)涂料中的分散性,以纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC)为模板,正硅酸乙酯为硅源,通过溶胶凝胶法在CNC表面原位聚合形成纳米SiO_2,制备CNC/SiO_2复合胶体,并以复合胶体改性水性PAA涂料,探讨了CNC、纳米SiO_2以及CNC/SiO_2复合胶体对水性PAA涂料的影响规律。结果表明,以CNC为模板负载SiO_2制备得到的CNC/SiO_2复合胶体加入水性PAA涂料中可以有效提高SiO_2在PAA涂料中的分散性,改善了SiO_2与PAA的界面相容性。经CNC/SiO_2复合胶体改性后,PAA涂料中形成了氢键和微量的酯基。相比CNC和SiO_2,CNC/SiO_2复合胶体改善了水性PAA涂料的物理力学性能。当CNC/SiO_2复合胶体添加量为5%时,PAA涂料的硬度由H增大到6H,附着力由四级提高到一级,黏度由979.3 mPa·s减小到480.8 mPa·s,表干时间由60 min延长至130 min。 相似文献
6.
《林业工程学报》2021,6(5)
半乳甘露聚糖主要来源于瓜尔豆等特色林产资源,因其潜在的应用前景而受到广泛关注。为了提高半乳甘露聚糖的温敏性能,拓展其应用范围,采用N-异丙基丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、过硫酸铵、四甲基乙二胺、蒙脱土等为原料,合成了具有温度响应性的半乳甘露聚糖-聚(N-异丙基丙烯酰胺)复合水凝胶,并通过傅里叶红外光谱仪、X射线衍射、差示扫描量热法、热失重分析、万能试验机等对水凝胶的结构与性能进行表征。结果表明:制备的温敏水凝胶,具有快速弯曲的温度响应性;随着交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯从N-异丙基丙烯酰胺单体用量的0%增加至2%,水凝胶的平衡溶胀率降低,且聚乙二醇二丙烯酸酯的引入增强了水凝胶的热稳定性,但其对水凝胶的结晶结构没有显著影响;随着半乳甘露聚糖的质量分数从0%增加至1%,水凝胶的压缩强度增加,最高为51 kPa。且用质量分数1%的四硼酸钠溶液处理后,样品压缩强度增强一倍以上,半乳甘露聚糖质量分数为1%的样品增强至107 kPa。半乳甘露聚糖-聚(N-异丙基丙烯酰胺)复合水凝胶,绿色无污染,环保可降解,力学强度高,对温度响应速度快,实现了对植物资源高值化利用的同时也探索了其在温敏智能材料的应用潜力。 相似文献
7.
将竹纤维(BF)和聚己内酯(PCL)熔融共混模压制备竹纤维增强聚己内酯(BF/PCL)复合材料,采用硅烷偶联剂(KH560)做界面调控。结合力学、红外、扫描电镜及凝胶色谱等分析检测,确定最佳偶联剂用量和最佳模压温度。结果表明:偶联剂用量为1%(占纤维绝干重量)时,复合材料力学性能较佳,冲击、拉伸强度和断裂伸长率分别为13.72 kJ/m~2,12.71 MPa和6.28%;模压温度为90℃时,复合材料的冲击、拉伸强度及断裂伸长率分别达到15.02 kJ/m~2、14.21 MPa和7.21%,力学性能优良。 相似文献
8.
采用硫氰酸钾/乙二胺(KSCN/ED)溶解体系制备纤维素水凝胶,分析纤维素质量分数、溶解时间、溶解温度对水凝胶性能的影响。采用紫外可见分光光度计、电子万能试验机、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和热分析仪(TGA)等对所制备纤维素水凝胶的透光率、压缩性能、形貌特征、谱学性能、晶体强度和热学性能进行分析表征。结果表明,在溶解时间4 h,温度90℃,纤维溶度4%的工艺下所制备的水凝胶应力-应变曲线表现出非线性特征,表明材料具备较好的黏弹性。纤维素水凝胶内部由均匀的球状粒子(直径为10~50 nm)和致密多孔的三维网状结构组成;XRD分析结果表明,纸浆纤维在溶解过程中晶型发生转变,由纤维素Ⅰ型转变为Ⅱ型。TGA分析结果表明,纤维素水凝胶的热分解温度为315.8℃,热稳定性较原料有所降低。硫氰酸钾/乙二胺作为一种纤维素溶解体系制备纤维素水凝胶具有操作简单、高效、可回收利用等优点。 相似文献
9.
以木质素磺酸钠(SL)、海藻酸钠(SA)和丙烯酸(AA)为前驱体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,通过简单的溶液共混方法制备了一种木质素磺酸钠水凝胶,进一步离子交联后制备双网络水凝胶(LSTH),同时制备不添加SA的单网络水凝胶(LH)及丙烯酸水凝胶(AAH),并测试了水凝胶的表面官能团、热稳定性、表面形貌、溶胀性能、力学性能及应变传感性能。研究结果表明：当SL用量为0.2 g、SA用量为0.1 g、交联剂用量为0.02 g时,LSTH的平衡溶胀率最高,达到55.31 g/g; SL的加入有利于水凝胶热稳定性的提高和力学强度的增强,当SL用量为0.2 g、SA用量为0.1 g、交联剂用量为0.05 g时,LSTH的抗压缩强度达到了835.53 kPa,相比LH增加了200 kPa以上;在80%的高压缩形变下进行90次快速循环压缩,LSTH依然能够维持稳定的结构、良好的抗压强度和可恢复性。应变传感性能测试表明：在50%循环压缩条件下,LSTH的电阻变化率维持在260%～300%之间;随着手指弯曲角度由0°增加到135°,LSTH的电阻变化率由0增... 相似文献
10.
壳聚糖基复合材料在水凝胶领域应用广泛,但其制备过程中通常需要有毒性的化学交联剂和经过繁琐的化学修饰等过程。将壳聚糖、丙烯酸和钛酸四丁酯共混,在遇水后,通过钛酸四丁酯的原位水解形成的纳米二氧化钛作为物理交联剂,一步法制备复合水凝胶,过程简单且无需化学交联剂。在此复合水凝胶中,纳米二氧化钛作为交联剂和光催化剂,丙烯酸可以提高壳聚糖的吸水性,同时丙烯酸和壳聚糖表面的羟基和氨基等基团又可以增强二氧化钛的光催化性能。利用X射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电镜和透射电镜等考察其形貌与结构等特征,并通过吸水试验和亚甲基蓝的光降解试验测试了其溶胀及光催化性能。结果表明:该复合水凝胶内部为多孔结构,粒径约为5~12 nm的二氧化钛均匀分散在复合水凝胶中,无团聚现象。该复合水凝胶材料具有优良的吸水性,其饱和吸水率约为1500%,在模拟自然光下对亚甲基蓝有较好的光催化降解效果。以上结果表明该材料在污水处理领域具有一定的应用前景。 相似文献
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以玉米秸秆为原料,用溴化锂和聚乙烯醇(PVA)溶液将其溶解,制备玉米秸秆-PVA复合气凝胶。采用正交试验法对制备工艺进行优化,并通过FT-IR、吸附率等手段对气凝胶的相关性能进行表征。结果表明：复合气凝胶的优化制备工艺条件为：固液质量比(秸秆∶混合溶液)为1∶100,PVA添加量与秸秆的质量比为100∶15,PVA浓度为5%,溴化锂浓度为66%,溴化锂溶液和PVA的质量比为13.85∶1。该工艺下所制得的复合气凝胶密度低至0.026 8 g/cm3,比表面积为175.00 m2/g,对废弃机油的最大吸附倍率为35.01 g/g。制备过程中,纤维素的氢键被破坏,PVA与纤维素之间通过氢键连接。复合气凝胶的密度越小,其吸油率越大。复合气凝胶具有全范围内的孔径,且大部分孔径处于介孔范围内,因此有利于对大分子污染物的吸附。 相似文献
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针对传统水凝胶生成的聚合物网络通常为各向同性,存在机械强度差、刚度低等问题。本研究以巴沙木为原料,通过冰模板法和淬火法,在定向排列的脱木素纤维素骨架中构筑具有纤维取向的聚乙烯醇(PVA)微纳网络,构建用于高效吸附水中铜离子的高强度各向异性PVA木基水凝胶(PWH),结合扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、电子万能力学试验机表征复合水凝胶的形态结构和性能。实验结果表明：脱木质素工艺可以增加木质纤维的结晶度,PVA成功复合后保留了木材各向异性纤维骨架,脱木质素2 h的水凝胶(PWH-2)综合性能最优;PWH-2在5%应变下循环压缩80次后,样品能量损耗仅为0.022 8 MPa/mm,高度保持率高达97.37%,具有优异的抗压强度和弹性;PWH-2定向排列的多孔结构有助于铜离子在其内部迁移,提高吸附性能,在25℃、pH 5、铜离子质量浓度40 mg/L的模拟废液中,对铜离子的吸附率可达77.27%,经4次循环利用对铜离子的吸附率仍可达40.11%。动力学和等温线研究结果表明,PWH-2吸附铜离子过程满足拟一级动力学模型,遵循Langmuir等温线模型。该研究为构建高效可持续吸附重金... 相似文献
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木质素-聚丙烯酸钠高吸水树脂的制备及性能 总被引：1，自引：0，他引：1
《林产化学与工业》2018,(2)
采用水溶液聚合法通过改变木质素种类合成木质素-聚丙烯酸钠吸水树脂,比较了不同树脂的形态特征、吸水及耐盐性能,并研究了不同木质素对合成树脂的微观孔隙结构和比表面积的影响,进一步采用动力学模型拟合树脂的溶胀行为。结果表明:碱木质素(AL)的少量(2.67%)添加对聚丙烯酸吸水树脂的吸水能力有显著提高,木质素邻苯三酚合成树脂(LP-g-PAA,2 137 g/g)木质素磺酸盐合成树脂(LS-g-PAA,1 348 g/g)木质素间苯二酚合成树脂(LR-g-PAA,1 344 g/g)木质素对甲酚合成树脂(LC-g-PAA,1 262 g/g)碱木质素合成树脂(AL-g-PAA,518 g/g)聚丙烯酸树脂(PAA,439 g/g)。添加不同种类木质素的合成树脂的溶胀行为均符合Schott二级溶胀动力学模型,R2值均大于0.98。LP-g-PAA的耐盐性能受离子价位、水合离子半径和离子浓度的影响,其耐盐性能强弱顺序如下:KClKNO_3≈LiClK_2SO_4K_2CO_3CaCl_2FeCl_3。FE-SEM和BET分析表明:添加少量不同种类的木质素能够不同程度地改变合成树脂的孔隙结构和比表面积,从而影响其吸液性能。 相似文献
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羧甲基纤维素-壳聚糖共混膜的性能表征 总被引：1，自引：0，他引：1
通过共混的方法制备了3种不同质量比(1∶2、1∶1、2∶1)的羧甲基纤维素-壳聚糖(CMC-CS)共混膜,利用IR和扫描电镜(SEM)对膜进行结构表征,用差示扫描量热法(DSC)考察了CMC-CS共混膜的热稳定性,研究了共混膜的均匀性、耐酸性、拉伸强度和溶胀性,并对分子间的作用机理进行探讨。结果表明,CMC与CS混合时,存在静电作用与氢键作用,生成了聚电解质复合物;在170~330℃,共混膜分子间发生降解,在217.4℃时离子键断裂,静电作用消失;经分析当CMC与CS比例为1∶1时,膜性能最好,共混膜的静电作用最大,拉伸强度可达34.44 MPa,比CS单膜拉伸强度提高了64.47%;CMC的加入,使得酸性适用范围下限由CS膜的pH值5降至4,在pH值6中浸泡一段时间后,测得拉伸强度为25.71 MPa;CMC-CS膜的吸水溶胀性显著降低。 相似文献
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以葡萄糖为模板化合物,利用甲基丙烯酸缩水甘油醚对其改性后与丙烯酸、丙烯酰胺进行共聚反应,再经冷冻干燥,制备了具有pH值敏感特性的葡聚糖基水凝胶,并表征了其结构,优化了制备条件。结果表明:最佳条件为葡萄糖/丙烯酸/丙烯酰胺质量比为1∶4∶4,交联剂用量0.5%,引发剂用量1%,反应温度为65℃,在此条件下,水凝胶的平衡溶胀度可达90.5 g/g。研究发现该葡聚糖基水凝胶在同一pH值介质中的溶胀度随时间延长而增大,最后趋于平衡;其在无酶人工肠液(p H值7.4)中的溶胀度明显高于无酶人工胃液(pH值1.2),且该凝胶在两种介质中基本无降解。 相似文献
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通过混合不同类型的纳米纤维素制备混合气凝胶,分析其性能特征。将桉木纸浆经化学预处理,结合机械研磨法制备得到纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibril,CNF),桉木微晶纤维素(MCC)经硫酸水解法制备得到纤维素纳米晶体(cellulose nanocrystal,CNC),通过透射电镜与X射线衍射仪观测发现二者具有不同的长径比和结晶度。利用悬浮滴定、叔丁醇置换、冷冻干燥等方法制备球形CNF气凝胶和CNF/CNC混合气凝胶,采用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪、万能力学试验机对气凝胶的微观形貌、化学官能团、比表面积、平均孔径及压缩性能进行表征,结果表明:CNF气凝胶内部呈现三维网络结构,片状与纤丝状交织,比表面积为91.07m~2/g,平均孔径为14.81 nm,受压缩到80%应变时,压缩强度为0.125 MPa;添加不同比例的CNC制备CNF/CNC混合气凝胶,当CNC添加量为25%时,气凝胶内部纤丝结构取代片状结构,孔隙更加均匀,比表面积升至143.09m~2/g,压缩强度增至0.2 MPa,化学官能团和晶型结构未发生明显变化。当CNC添加量过大(50%)时,则会造成各项性能的减弱。 相似文献
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通过"从主链接枝"原子转移自由基聚合(ATRP)法,采用分步聚合策略,成功制备了一种乙基纤维素接枝嵌段共聚物乙基纤维素-g-甲基丙烯酸月桂酯-b-甲基丙烯酸四氢糠基酯(EC-g-P(LMA-b-THFMA))。对聚合物的热力学性能研究发现:共聚物中存在两个热转变,分别发生在-35℃和49～56℃时,表明该共聚物存在微相分离;机械性能分析表明该共聚物具有优异的热塑性弹性体行为,伸长率为89%～147%,拉伸强度为1.7～9.5 MPa。循环拉伸机械性能研究表明EC-g-P(LMA-b-THFMA200)的弹性恢复系数高达92%以上。乙基纤维素接枝共聚物的机械性能具有明显的增强作用,较线性聚合物P(LMA-b-THFMA)的机械强度提高了1.36倍。 相似文献