凹凸棒石-双交联水凝胶微球钝化修复镉污染土壤研究

为研究凹凸棒石-双交联水凝胶微球(SA/PVA/ATP)对镉污染土壤钝化修复的效果,将SA/PVA/ATP添加到镉浓度为3.72 mg/kg的土壤中进行淹水培育,采用模拟酸雨、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和三乙醇胺(TEA)混合提取剂(DTPA提取剂)提取土壤有效态镉;采用欧共体标准局顺序提取方法(BCR)提取土壤中不同形态镉;讨论了SA/PVA/ATP添加量、土壤有效态镉和各形态镉的相关性;计算了钝化容量、修复效率和重金属风险评价指数,探究了SA/PVA/ATP对土壤镉的钝化机理。结果显示,随着SA/PVA/ATP的增加,DTPA提取剂和酸雨提取的有效态镉含量分别从1.72 mg/kg和0.024 mg/kg下降到0.66 mg/kg和0.0044 mg/kg;土壤中的弱酸可提取态镉和可还原态镉含量分别从1.40 mg/kg和0.81 mg/kg下降到1.01 mg/kg和0.41 mg/kg,而可氧化态镉和残渣态镉含量分别从0.86 mg/kg和0.63 mg/kg增加到0.95 mg/kg和1.27 mg/kg。材料添加量与土壤中有效态镉、弱酸提取态镉和可还原态镉含量呈极显著负相关,与可氧化态镉和残渣态镉含量呈极显著正相关;SA/PVA/ATP添加量为2.0%时,钝化容量最大为19.15 mg/kg,修复效率最高为34.89%,土壤环境由高风险降至中风险。SA/PVA/ATP将土壤中镉的弱酸提取态和可还原态逐渐转化为可氧化态和残渣态,降低了镉的生物有效性,实现了镉污染土壤的钝化修复。

硅氢加成和自由基双交联有机硅压敏胶的研究

以甲基乙烯基MQ硅树脂、含氢硅油和苯基硅橡胶为基体,BPO(过氧化苯甲酰)为引发剂,DBTDL(二月桂酸二丁基锡)和氯铂酸-异丙醇为催化剂,采用硅氢加成和自由基法制备了双交联型SPSA[有机硅PSA(压敏胶)],并着重探讨了交联剂含量、催化剂含量以及交联工艺对SPSA性能的影响。研究结果表明:当反应官能团n(Si-H)∶n(Si-Vi)=0.5∶1.0、w(BPO)=1.0%(相对于硅橡胶和硅树脂总质量而言)、交联温度为150℃和交联时间为10 min时,SPSA的初粘力为9#钢球、135℃剥离强度超过7.0 N/mm、常温持粘力和80℃持粘力均超过24 h;该双交联型SPSA的制备工艺简单,具有较好的耐介质性和耐热性,兼具了单一交联法所得SPSA的优点。

双交联型泡沫凝胶的制备及其暂堵压井防漏机理

针对低压储层修井防漏技术难题,研发了一种双交联型泡沫凝胶压井液,基本配方为:3%聚丙烯酰胺+2%起泡剂+1.5%交联剂A+0.1%交联剂B。显微镜观察表明,单一交联型及双交联型泡沫凝胶均具有明显双膜结构,但双交联型泡沫凝胶膜更厚实,气核最外层凝胶膜厚度最大为77.35μm,气核外层液膜总厚度最大为188.48μm,表现为较好抗压强度和稳定性,其稳定时间大于10d,远高于单一交联型体系。流变性与黏弹性测试表明,双交联型泡沫凝胶具有高弹低黏特征,利于泵送和后期返排解堵。暂堵压井模拟实验表明,对于渗透率在90~208mD的中高渗岩心,在2MPa正压差下60min内作用于岩心的压降值≤0.05MPa,滤失量几乎为零,该双交联型泡沫凝胶压井液具有一定抗压能力与低滤失特性,能有效暂堵储层,在低压油气井修井防漏领域具有较好应用前景。

离子双交联海藻酸钠/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)高强度水凝胶的研究

利用海藻酸盐分子和共聚物链上丰富的羧基与多价金属离子的高配位能力,采用“一步法”离子双交联制备了高强度、高韧性的海藻酸钠/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)-Fe^3+(S/P-Fe^3+)双网络水凝胶。对浸泡多种金属离子(Na^+、Ca^2+、Cu^2+、Al^3+、Fe^3+)溶液得到的金属离子双交联水凝胶的力学性能展开研究,结果表明,随着金属离子价态的升高,水凝胶的力学强度逐渐增大,其中铁离子的增强效果最好。通过优化SA含量、AAc与AAm的比例以及Fe^3+浓度,获得最佳配比的S/P-Fe^3+(SA 2%(质量分数,下同),AAc 5%(摩尔分数,下同)和Fe^3+0.06 mol/L)高强度水凝胶,其力学性能优越(拉伸强度3.24 MPa,断裂伸长率1228%),同时该离子双交联高强度水凝胶还具有高的含水量(76%)。此外,S/P-Fe^3+水凝胶的交联强度受环境影响,通过pH值变化可调节其力学性能,使其具备形状记忆性。

新型双交联羧甲基木薯淀粉的合成与表征

以木薯淀粉为主要原料,经环氧氯丙烷交联,采用一氯乙酸进行羧甲基化,制得交联羧甲基木薯淀粉(CC-MS)。然后采用双交联工艺,经乙二醛二次交联制得黏度高达16000mPa.s的双交联羧甲基木薯淀粉(DCCMS)。通过优化条件实验,考察了乙二醛与交联羧甲基淀粉反应过程中诸因素对黏度的影响。确定了较佳的合成工艺条件:交联温度35℃,交联时间60min,m(NaOH)∶m(CCMS)=0.08∶1,m(乙二醛)∶m(CCMS)=0.28∶1,V(乙醇)∶V(水)=11∶1。产物通过红外光谱、X-射线衍射和扫描电镜进行了表征。

DGEBA/DCPDE双交联环氧树脂热机械性能的分子动力学模拟

研究材料宏观性能与微观结构的关系对于设计高性能环氧树脂绝缘材料具有重要意义。为此基于共混改性方法提高聚合物材料性能的基础,提出了双交联网络分子模型构建方法,以期望获得综合性能较好的环氧树脂绝缘材料。采用分子动力学(MD)模拟结合实验验证的方法,验证了双交联模型的准确性,研究了DGEBA/DCPDE双交联环氧树脂摩尔配比对其热机械性能的影响以及其微观结构与宏观性能的关联关系。结果表明:当DGEBA与DCPDE的摩尔配比为7:3时,双交联环氧树脂的整体性能较好;DCPDE/MA体系的引入,使得体系的自由体积占比(FFV)和均方位移(MSD)减小,分子链段运动能力减弱,弹性模量升高;FFV、MSD、非键能和二面角扭转能随温度的变化可用于预测交联体系的玻璃化转化温度(Tg)。

双交联聚乙烯醇/海藻酸钠水凝胶的制备与表征

以聚乙烯醇(PVA)与海藻酸钠(SA)为原料,利用CaCl2/硼酸溶液进行化学交联,再通过循环冷冻解冻物理交联,制备出PVA/SA水凝胶。分析讨论了水凝胶的交联机理、结构、力学性能、含水率、孔隙率及细胞相容性。红外光谱分析表明,经CaCl2/硼酸溶液交联后,Ca^2+与SA中的-COO^-形成络合,硼酸溶液中B(OH)4^-与PVA交联形成交联结构,循环冷冻解冻促使了复合水凝胶中分子间和分子内氢键的形成。扫描电镜测试表明,PVA/SA水凝胶内部具有丰富的多孔结构,孔径约5~30μm。水凝胶的性能可通过交联剂浓度等进行调控,其中m(PVA)/m(SA)为8∶2,交联剂质量分数为5%时,水凝胶压缩模量和压缩强度分别达到(121.84±3.03)kPa和(636.18±68.71)kPa;含水率和孔隙率分别为83.73%和79.98%。细胞培养结果表明,双交联PVA/SA水凝胶细胞相容性良好。

金属有机骨架/聚乙烯醇双交联网络复合水凝胶的构建及其抗菌性能研究

将具有抗菌性能的金属有机骨架(MOF)材料与具有双交联网络结构的聚乙烯醇(PVA)水凝胶相结合,构建了一种具有优良力学性能和抗菌性能的MOF/PVA抗菌水凝胶复合材料。该抗菌水凝胶采用物理与化学双交联的高分子网络结构,可增强水凝胶的力学性能。水凝胶内部结合了含有Ag^(+)的MOF(AMOF)颗粒和含有Zn^(2+)的MOF颗粒,随着2种MOF颗粒的缓慢降解,水凝胶持续释放的Ag^(+)和Zn^(2+)对细菌细胞造成物理损伤,实现对革兰氏阴性与阳性细菌生长的有效抑制,抑制率高达99%以上,为新型抗菌水凝胶材料的设计和构建提供了一种新策略。

聚丙烯酸镁/丙烯酸钠双交联水凝胶的制备及性能研究

以丙烯酸镁(MgA)和丙烯酸钠(SA)为单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为共价交联剂,通过溶液聚合方法制备了系列聚丙烯酸镁/丙烯酸钠(PAMgA/x-PASA)双交联水凝胶,并测试分析了共聚水凝胶材料的结构、吸水特性和力学性能。结果表明,MBA作用下丙烯酸镁和丙烯酸钠形成了双交联结构的共聚水凝胶,显著提高了丙烯酸盐水凝胶的吸水溶胀比、保水性和重复吸水能力。当SA质量分数为20%时,水凝胶的吸水溶胀比达550%,较单一离子交联的聚丙烯酸镁提高近4倍;12 h干燥后的保水率约60%;而多次干燥-吸水溶胀以后,水凝胶的吸水溶胀比仍高达300%。此外,丙烯酸钠和MBA的加入对水凝胶的拉伸强度影响不大,但显著提高了材料的断裂伸长率,可从395%提高到690%。

添加肉桂醛的海藻酸钠/蟹壳粉双交联水凝胶吸水衬垫对冷却肉的保鲜效果

托盘包装的冷却肉在4℃贮藏过程中会流出血水并聚积在包装盒底部,血水与肉长时间接触不仅易滋生微生物,还会影响肉的色泽,加速冷却肉的腐败变质,缩短货架期。以脱乙酰基蟹壳粉为天然交联剂,不同体积分数的肉桂醛(0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)为抑菌剂,获得了高强度、高吸水性的双交联海藻酸钠抑菌水凝胶吸水衬垫,用于吸收冷却肉在贮藏过程中渗出的血水。结果表明:脱乙酰基蟹壳粉与海藻酸钠之间发生了Ca^(2+)交联和聚电解质相互作用,肉桂醛的加入可显著改善材料的性能,当肉桂醛体积分数为0.6%与0.9%时,水凝胶吸水衬垫的结构更加致密并具有优异的溶胀性能、机械强度和抑菌能力。与未用吸水衬垫和使用木纤维吸水纸的处理组相比,海藻酸钠/蟹壳粉抑菌水凝胶吸水衬垫处理组冷却肉的pH值、挥发性盐基氮值、菌落总数与挥发性气味等指标的增幅显著降低(P<0.05),且汁液流失率少,汁液封存率为100%。海藻酸钠/蟹壳粉抑菌水凝胶吸水衬垫使用天然来源的蟹壳粉作为交联剂,脱乙酰基蟹壳粉与海藻酸钠形成双交联网络结构,不仅提高了材料的机械性能与凝胶强度,而且可提高废弃物的综合利用率,显示出了高于商业吸水衬垫的溶胀率,吸收冷却肉渗出物时可将渗出物封存于网状结构内部而不溢出,在减缓冷却肉微生物增殖和延长保质期方面具有一定优势。

聚合物与SP及XT双交联调剖剂的研究与应用

目前国内外油田上常用的高分子调剖剂多属单一交联体系。该文介绍了一种聚合物与ＳＰ及ＸＴ的双交联体系调剖剂，阐述了它的配方、室内研究、施工工艺及现场应用情况。在该调剖剂的室内研究过程中，首次运用了国内较先进的三管长岩心试验装置，进行了模拟试验，实现了不同渗透率地层的选择性封堵。该调剖剂适用于封堵中、高渗透率的砂岩油藏。与其它高分子调剖剂相比，具有交联可靠、抗剪切能力强、成胶后强度大、成胶时间可控等优点，适用于４０℃～１１０℃的油层。经现场验证，工艺简单、合理，对非均质油层的吸水剖面改善明显，是一种廉价的新型有机类调剖剂。

具有双交联网络结构的纳米复合材料的制备及介电性能

利用官能团反应活化能的差异,通过控制反应温度和时间制备了一种具有双交联网络结构的钛酸钡/聚芳醚酮纳米复合膜(BT-BCB/c-DPAEK).对比研究纯聚合物薄膜及未经交联处理和仅进行单交联处理的复合薄膜发现,BT-BCB/c-DPAEK具有更加优异的力学性能和热性能,并且其介电性能表现出良好的频率稳定性和温度稳定性.由于双交联网络对于复合材料两相间界面的改善及高温下对聚合物分子链运动的限制,BT-BCB/c-DPAEK表现出十分优异的储能性能,特别是在150℃,300 MV/m场强下依然保持1.75 J/cm^(3)的储能密度和80%的放电效率.

双聚双交联固化黄土抗压试验及机理研究

为了探讨双聚双交联固化剂对黄土抗压强度的影响,分析其加固机理,对经双聚双交联固化剂加固后的黄土进行无侧限抗压强度试验,研究了抗压强度与固化剂掺量、干密度、养护条件、破坏应变、变形模量的关系,给出了应力应变拟合关系,分析了固化黄土的破坏方式。结果表明:干密度较小时,固化黄土的强度随掺量的增大而增大,抗压强度变化明显;干密度较大时,固化黄土的强度随掺量的增大先增大后减小,抗压强度变化不明显。烘干养护的固化黄土的抗压强度稍高于自然风干养护固化黄土的。固化黄土破坏应变随抗压强度的增大而减小,为乘幂关系,逐渐向脆性变化。变形模量与抗压强度成正比关系。其单轴应力应变曲线可用抛物线较好地拟合。固化黄土的破坏方式与双聚双交联土壤固化剂形成的网状膜结构紧密相关,这种网状膜结构使得黄土颗粒间排列更紧密,孔隙面积减少,孔隙比降低,外力对其破坏更加困难,可以有效提高黄土强度。

基于离子液体协同法的双交联结构细菌纤维素/聚丙烯酰胺凝胶聚合物电解质构建

为实现凝胶电解质性能间的平衡,以氧化细菌纤维素为基体,分别采用3种阴离子类咪唑型离子液体与其实现离子交联,同时将丙烯酰胺在交联体中进行原位自由基聚合,制备细菌纤维素/聚丙烯酰胺双交联结构的凝胶聚合物电解质。其中阴离子类咪唑型离子液体分别是1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIMBF_(4))、1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(EMIMPF_(6))和1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(EMIMTFSI),在构筑双交联结构凝胶聚合物电解质中起到了关键的协同作用。结果表明:在以EMIMBF_(4)为协同剂时,制备的凝胶聚合物电解质具有最优的力学性能和离子电导率;断裂伸长率为38.36%,拉伸强度为175.25 kPa,离子电导率达到20.16 mS/cm。

纳米材料掺杂型聚乙烯醇双交联复合水凝胶的力-化学性质

以聚乙烯醇(PVA)为原料,氧化石墨烯(GO)和羟基磷灰石(HA)为共掺杂物,先以戊二醛作为交联剂,采用化学交联法制备了GO/HA/PVA单网络单交联复合水凝胶,再通过循环冷冻-解冻技术使PVA聚合物链间进一步发生氢键交联,制备得到GO/HA/PVA双网络双交联复合水凝胶。采用HRSEM、XRD表征了水凝胶的微观形貌和晶相结构,并研究了GO与PVA、HA与PVA在不同质量比及不同冷冻-解冻循环次数时制备所得GO/HA/PVA复合水凝胶的力学性能。结果表明:随着GO与PVA质量百分比的增加(0%～2.6%),该凝胶拉伸力学强度不断增强;随着HA与PVA质量比的增加(0.22～1.10),该凝胶的拉伸强度先增强后减弱;随着冷冻-解冻循环次数增加(0次、3次、7次)该凝胶的拉伸强度逐渐增强,弹性模量也逐渐提高。当GO与PVA质量百分比为1.9%、HA与PVA质量比为0.66、冷冻-解冻循环次数N=7次时,制备所得凝胶的拉伸力学性能最优(拉伸强度为695 kPa,断裂应变为286%,弹性模量为78 kPa)。此外,深入研究了不同冷冻-解冻循环次数对水凝胶含水率和溶胀率的影响规律。结果表明:不同冷冻-解冻循环次数(0次、3次、7次)的凝胶含水率为79.3%～81.7%,平衡溶胀率为50.1%～72%,且均在60 min后达到溶胀平衡。该水凝胶有望作为软骨替代材料应用于临床医学领域。

蒙脱土/疏水缔合双交联自修复凝胶的制备及性能研究

通过原位胶束共聚合得到一系列不同蒙脱土(MMT)含量的疏水缔合双交联自修复水凝胶。结果表明:MMT的加入使水凝胶的最大拉伸强度为230.7kPa,此时的断裂伸长率在2500%左右;水凝胶在变形中能量耗散,MMT的引入使其耗散能变大;水凝胶具有优异的自恢复和抗疲劳能力,当水凝胶被拉伸到应变为1500%时,可在20min内恢复;重复拉伸6次后,水凝胶的耗散能基本不变;拉伸损坏后,在60℃条件下修复5h,其力学强度能够恢复70%以上,具有较好的自修复性能。

同轴打印双交联海藻酸钠/丝素蛋白血管网络支架

背景:构建组织工程类血管结构是复杂组织和器官再生的关键,利用3D打印技术构建类血管结构成为目前研究的热点。目的:利用生物3D打印和同轴挤出系统,采用海藻酸钠和丝素蛋白组成的生物墨水,同轴打印具有高度有序排列的可灌注血管结构。方法:以含5%海藻酸钠与5%丝素蛋白的混合溶液作为生物墨水,以含5%氯化钙与13%F127的混合溶液作为交联剂,采用生物打印机打印海藻酸钠/丝素蛋白凝胶,进行光学相干层析成像与扫描电镜观察。将含5%海藻酸钠与5%丝素蛋白的混合溶液与人肝癌细胞C3A悬液混合,作为生物墨水,以含5%氯化钙与13%F127的混合溶液作为交联剂,采用生物打印机打印含细胞的海藻酸钠/丝素蛋白凝胶,置入培养基中培养24 h后进行Calcein-AM染色,荧光显微镜下观察。结果与结论:①光学相干层析成像:支架结构为多层复合的中空管道,凝胶丝具有完整的中空结构,且各通道之间互相贯通,这种结构类似血管的中空通道,有利于营养物质和代谢废物的运输;②扫描电镜:可见并行排列的中空管道结构,管道边界清晰,直径在400μm左右,且边界之间形成了由F127去除导致的微孔结构;③荧光显微镜:细胞均匀分散在通道两侧的材料中,细胞在支架中的生长情况良好,细胞存活率高于95%;④结果表明:基于同轴喷头的生物3D打印技术和海藻酸钠/丝素蛋白生物墨水,可用于进一步构建血管化功能组织。

双交联单体改性PVAc乳液胶粘剂的合成及性能研究

以邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)为预交联单体,以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为后交联单体,采用半连续种子乳液聚合法制备了双交联单体改性的聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液。研究了两种单体使用量对乳液聚合稳定性的影响,并通过多种手段对所得乳液进行性能表征。研究结果表明:当VTES与DAP的质量分数分别为4%和2.5%时,聚合反应可稳定进行;改性乳液胶膜的吸水率最低至8.3%,静态接触角最大为80.2°,与木材粘接的湿剪切强度最高可达2.53 MPa,乳液胶膜的玻璃化转变温度(Tg)达到28.76℃,初始分解温度达到307.78℃,表明此双交联单体改性的PVAc乳液的耐水性、热稳定性均得到了大幅提高。

复方归芪多糖基双交联水凝胶的制备及性能分析

研究目的是用双交联法制备不同提取工艺步骤的氧化归芪多糖和N,O-羧甲基壳聚糖基水凝胶,考察了水凝胶的微观形态、流变性和溶胀性。研究结果表明,机械性能方面有良好的表现,并且表现出了一定的pH敏感性,水凝胶的溶胀率在碱性条件下明显高于酸性和中性。制备过程中可以通过简化除蛋白和透析工艺来制备含有复方归芪多糖的水凝胶,并且制备的水凝胶具有良好的机械性能和一定的pH敏感性,可达到缓控释的效果。

双吲哚基缩醛胺动态交联聚合物薄膜的制备与性能

通过吲哚和对硝基苯甲醛的脱水缩合反应合成了含双吲哚的氨基单体3,3′-((4-氨基苯基)亚甲基)双(1H吲哚)(DINA),再将1,3-双(4′-氨基苯氧基)苯、DINA和甲醛在低温下反应合成了双吲哚基缩醛胺动态交联共价网络(DINA-HDCN),最后在聚合物网络中引入Fe^(3+)构筑阳离子-π交联的双吲哚基缩醛胺动态交联共价网络(Fe-DINA-HDCN)。通过傅里叶变换红外光谱和核磁氢谱以及固体核磁碳谱对合成的单体以及聚合物进行表征,利用拉伸试验分析了聚合物的机械性能。结果表明:引入阳离子-π相互作用使材料的拉伸强度和断裂伸长率均得到提升:拉伸强度从99 MPa提升至109 MPa,提升了10.1%;断裂伸长率从6.0%提升至9.2%,提升了53.3%。缩醛胺聚合物薄膜动态的共价交联和阳离子-π交联均可受外界刺激解交联,可以保证聚合物的回收,回收率达92.8%。