生物相容性纳米纤维素自愈合水凝胶的构建及其性能

针对水凝胶存在力学性能差、受损后性能难以恢复导致使用寿命短,以及有毒交联剂的使用带来生物相容性差的问题,以明胶(Gel)为基质,双醛纳米纤维素(DNCC)为增强相,通过动态亚胺键形成第一重交联网络,并引入单宁(Ta)和四硼酸钠(Borax)形成多重氢键和动态硼酸酯键,基于动态共价键和氢键协同制备了具有三重交联网络的生物相容性纳米纤维素自愈合Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶,并对其结构和性能进行表征。结果表明:Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶具有良好的热稳定性、柔韧性及可注射性,相比于Gel/DNCC水凝胶,其力学性能和胶体黏弹性明显提高,断裂强度从0.138 MPa增加到0.353 MPa,增加了155.7%,储能模量从960 Pa升高到1 550 Pa,提升了61.4%;室温环境下,无需外界刺激,受损的水凝胶能够在1 h内快速愈合,愈合效率达到98%;经质量分数0.5%的明胶纤维素复合物浸提液处理72 h后,成纤维细胞凋亡率小于5%,表明Gel/DNCC/Borax/Ta水凝胶具有良好的生物相容性。

双醛纳米晶纤维素的制备及其表征

阔叶木溶解浆经酸水解制备纳米晶纤维素(NCC),采用高碘酸钠法对NCC进行氧化制备双醛NCC,探讨了高碘酸钠使用量、p H、反应温度和反应时间对双醛NCC醛基含量的影响.结果表明,适宜的氧化反应条件为:高碘酸钠与NCC质量比为2、p H 3、反应温度40,℃、反应时间4,h,此时双醛NCC醛基含量为73%,.FTIR、XRD、AFM和聚合度检测表明:双醛NCC已经生成;溶解浆纤维素水解成NCC后的结晶度以及NCC氧化成双醛NCC后的结晶度都发生了变化;NCC呈梭形棒状结构,NCC氧化后粒径变小;聚合度在纤维素水解成NCC后大幅降低,经过高碘酸钠氧化,聚合度进一步下降.

双醛改性纤维素纳米纤丝增强木质素水凝胶及其耐温耐盐性能研究

将双醛纤维素纳米纤丝(DA-CNF)应用到木质素水凝胶的制备中,利用DA-CNF在水凝胶中的互穿网络作用以及醛基与碱木质素酚羟基发生缩合反应,从而达到增强木质素水凝胶强度的目的。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析结果表明,聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE-500)以及DA-CNF与木质素发生了反应;扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,添加DA-CNF后,木质素水凝胶的结构呈多孔性;添加DA-CNF能够显著改善木质素水凝胶的物理强度、热稳定性和耐温耐盐性能,当DA-CNF添加量为2.0%时,木质素水凝胶拉伸应力由69 kPa提高至175 kPa,压缩应力由0.18 MPa提高至1.5 MPa,初始降解温度由209℃提高到248℃。DA-CNF增强的木质素水凝胶具有较高的耐温耐盐特性,在150℃、pH值=9的20万矿化度的盐水中老化20天后,其质量保留率仍可达86.4%,且具有较好的pH适应性。综上所述,DA-CNF增强的木质素水凝胶具有潜在的油田封堵应用潜力。

可再生纤维荧光纳米复合膜的构筑

以量子点(QDs)和纤维素纳米复合材料共混所制备的发光膜,在显示器等带有光学特征的领域有较广泛的应用。而现阶段所用QDs通常是II-VI族半导体纳米粒子,金属含量阻碍了它在医学等领域的应用。研究表明,采用碳点(CDs)代替金属量子点,将双醛基纳米纤维素(DNF)和CDs两种原材料共混再分散到明胶溶液中,可以构筑更加高性能的荧光复合膜。总之,该研究为制备可再生纤维荧光纳米复合膜提供一定的实验指导和理论支持,并为研究发光膜材料提供了新思路。