基于共混和层层自组装方法协同交联剂对琼胶/海藻酸钠复合膜性能的影响

以琼胶和海藻酸钠为成膜基质,通过共混和层层自组装两种方法制备了琼胶/海藻酸钠共混膜和双层膜,并引入交联剂柠檬酸和阿魏酸,通过测定复合膜的机械强度、耐水性、热稳定性、傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)和微观结构等指标,探究了不同制膜方式结合交联剂对复合膜性能的影响。结果表明,与共混膜相比,双层膜表现出更优异的机械性能和耐水性,添加交联剂后,膜的水蒸气透过率(P<0.05)显著降低,拉伸强度、热稳定性和不透明度提高。其中柠檬酸交联的双层膜综合性能最佳,即拉伸强度51.57 MPa,断裂伸长率26.02%,水溶性24.42%,溶胀率101.67%。FT-IR分析表明柠檬酸通过与琼胶和海藻酸钠发生酯化反应形成CO进行共价交联,而阿魏酸通过与成膜基质形成氢键进行非共价交联。扫描电镜分析表明琼胶和海藻酸钠的相容性良好,各膜表面均平整、光滑,而添加交联剂后,膜截面褶皱减少,膜结构更加紧密。由此表明,层层自组装技术和交联剂的结合使用可以制备出综合性能更好的复合膜。

用于中空纤维膜丝的丝素-肝素-白蛋白层层自组装复合涂层的制备与血液相容性研究

目的在ECMO使用中,肝素-白蛋白涂层作为一种常见涂层,在长期使用中发现二者之间结合较弱,涂层稳定性差,影响涂层的长期使用效果,构建长期稳定的肝素-白蛋白涂层仍具挑战。丝素具有良好的生物相容性,具有多个可结合基团,在涂层体系中加入丝素作为桥接可以提高体系的整体稳定性。方法本研究在材料和肝素-白蛋白涂层中间引入一层丝素层层自组装涂层。先在材料表面利用疏水相互作用结和丝素,随后使用甲醇处理;再在丝素涂层上利用电荷相互作用结合肝素和白蛋白,随后交联固定整个涂层体系。接着对涂层进行体外实验和动物实验,检测血液相容性和长效稳定性。结果丝素的加入使得材料表面形成纳米级表面,有利于大分子的嵌入;丝素涂层中60%以上的β-折叠蛋白结构提供了良好的疏水性,促进涂层组分之间的结合;丝素表面具有的可交联基团可以将肝素-白蛋白与材料基底进行桥接,增加体系稳定性。在体外实验和动物实验中,丝素-肝素-白蛋白涂层表现出良好的血液相容性,减少血细胞黏附和延长凝血时间。在涂层的长期稳定性实验中丝素-肝素-白蛋白涂层的效果更佳。结论丝素涂层作为中间层,桥接了基底与肝素-白蛋白涂层,提高了涂层体系的长效稳定性。

壳聚糖-磺化石墨烯层层自组装涂层对硬质聚氨酯泡沫的阻燃抑烟性能研究

采用以水为溶液的层层自组装法(LBL)在硬质聚氨酯泡沫(RPUF)表面构筑了不同层数的壳聚糖-磺化石墨烯的生物基阻燃涂层,探索了不同层数(x BL)对RPUF阻燃、抑烟性能的影响。结果表明,覆有防火涂层的RPUF表现出优异的阻燃性、热稳定性和抑烟能力,且其性能随着涂覆层数增加而增强;与未处理的样品相比,经过5层自组装涂覆的RPUF-5BL可通过UL 94 V-0级,极限氧指数(LOI,35.1%)和800℃残炭量(34.9%,质量分数,下同)分别提高了78.2%和85.6%;热释放速率峰值(pHRR,163.9 kW/m^(2))、总产烟量(TSP,9.1 m^(2))、最大烟密度(MSD,22.9%)和烟密度等级(SDR,14.9)分别下降了30.6%、14.2%、61.9%和120.1%。

基于多壁碳纳米管和聚丙烯胺层层自组装的葡萄糖生物传感器

经混酸处理后的多壁碳纳米管（MWCNTs）末端及侧壁带有含氧基团，能与阳离子聚电解质通过静电作用结合，也能与酶蛋白非特异性结合。利用层层自组装法在铂（Pt）电极表面构建了聚丙烯胺（PAA）-MWC-NTs-葡萄糖氧化酶（GOx）膜，研究了自组装薄膜的表面微观形貌和电化学性质。组装层数为6层时最优，对葡萄糖响应线性范围为5．0×10^-4 -2．10×10^-2mol／L；检出限为1．0×10^-4mol／L（S／N=3）；灵敏度为4.95μA／（mmol cm^2），响应时间3．80s；GOx表观米氏常数为17．79mmol。对抗坏血酸等具有较强的抗干扰能力，10天后电极响应电流保持最初的91．79％。3次平行实验的RSD为4．85％。

层层自组装技术在生物医用材料领域中的应用研究进展

基于聚电解质阴阳离子交替组装的层层自组装技术由于可在温和的条件下实现多种生物大分子在材料表面的固定,并通过对组装条件的控制实现多种生物功能,已成为生物医用材料表面设计的重要手段。本文对层层自组装技术在构建血液相容性界面、组织工程表面、药物控释涂层等生物医用材料领域的应用研究进行了比较系统的阐述。

聚乙烯醇/纳米纤维素/聚乙烯醇的层层自组装及表征

采用基于氢键驱动力的层层(LBL)自组装技术制备聚乙烯醇(PVA)/纳米纤维素(NCC)/聚乙烯醇复合膜。通过衰减全反射红外(ATR-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,验证了该复合膜中NCC和PVA的单相分布情况,NCC晶格定向排列状态,以及NCC作为夹层的结构,并提出了机理假设论证了该结构复合膜的形成过程;通过拉伸强度、透光率和热稳定性测量,表明LBL自组装制备的PVA/NCC/PVA复合膜具有高的拉伸强度、高的透光率和较高的热稳定性,其中拉伸强度较PVA膜提高了46.1%,透光率提高了5.44%,热分解温度提高了13.2℃,表明该法制备的PVA/NCC/PVA复合膜是一种良好的功能性薄膜。

静电层层自组装法整理多巴胺改性涤/棉混纺织物的阻燃性能

为了赋予涤/棉混纺织物良好的阻燃性能,以pH值为5、质量分数为1%壳聚糖溶液和pH值为2、质量分数为1.5%植酸钠溶液,通过静电层层自组装法,对经多巴胺改性后的涤/棉(65/35)混纺织物进行阻燃整理。其中正负离子交替沉积1次记为组装1层,第1层内每次组装15 min,第1层后各次组装时间为5 min,共组装15层。探讨了整理后织物极限氧指数(LOI)、炭长、热重、热释放速率、炭渣形貌等性能。结果表明:多巴胺改性可以提高涤/棉混纺织物的反应性,有利于阻燃整理;整理后织物阻燃性能显著提高,LOI值从未整理时的18.8%提高到28.7%;热分解温度比未整理织物大幅提前,炭渣含量较未整理提高了5.7%;整理后织物点燃时间延长,平均热释放速率(HRR)和峰值热释放速率(PHRR)分别为14.16 k W/m2和51.07 k W/m2,相较未整理涤/棉织物下降了84.62%和78.47%,织物燃烧危险性显著降低。

聚乳酸的层层自组装修饰及其内皮细胞相容性研究

通过胺解反应在生物降解聚 ( L-乳酸 )表面引入带有正电荷的自由氨基 ,并通过静电吸引层层 ( Layer-by-layer,LBL)自组装技术将具有良好生物相容性的硫酸软骨素 ( CS)和细胞外基质成分 型胶原组装到该PLLA材料表面 .通过反应性荧光探针标记、紫外 -可见吸收光谱以及荧光能量转移等测试技术跟踪并表征了自组装过程的进行 .组装层的厚度开始随组装层数的增加而线性增加 ,而后增加变缓 .内皮细胞的体外培养证明 ,表面组装 CS和胶原 (以胶原为最外层 )以后 ,细胞的增殖率和细胞活性显著提高 ,材料的细胞相容性得到明显改善 .细胞体现了充分铺展的多角形内皮细胞形貌 。

纤维素纳米纤维基层层自组装透明柔性导电膜及其电致变色柔性超级电容器

以纤维素纳米纤维(CNFs)膜为基材,通过层层自组装法设计并制备了CNFs/[Cu2+-GO]5/[PANIPEDOT∶PSS]10复合膜(CGPP膜),经过除铜,将氧化石墨烯(GO)还原为还原氧化石墨烯(RGO),得到CNFs/RGO5/[PANI-PEDOT∶PSS]10复合导电膜(CRGPP-10膜),并以H2SO4-PVA凝胶为电解质,双片CRGPP-10膜为电极,组装了双电极体系的柔性超级电容器S-RGPP.对CGPP膜和CRGPP-10膜进行紫外-可见光谱、结晶特性和形态表征,并对S-RGPP的循环伏安(CV)曲线、恒电流充放电性能(GCD)及电化学阻抗谱(EIS)等电化学性能进行分析.结果表明,通过层层自组装法制备的CRGPP-10膜具有均匀和透明度可控的优点.柔性超级电容器S-RGPP的内阻较小,同时具有双电层(EDL)电容和赝电容性能,表现出良好的柔性和一定的电致变色性.RGO的加入使S-RGPP的循环稳定性得到改善.

壳聚糖-海藻酸钾层层自组装防火涂层的制备与性能

为了克服棉纤维易燃的缺点,利用壳聚糖水溶液与海藻酸钾水溶液相反的电荷特性,采用层层自组装技术,在棉纤维织物表面构筑了壳聚糖-海藻酸盐防火涂层。红外光谱与扫描电镜的结果均表明壳聚糖与海藻酸盐均匀地涂敷在织物表面,并且涂层厚度与涂覆层数近似成正比关系;分析热重分析曲线可以发现随着复合涂层的层数增加,织物的热稳定性能在较大温度范围内有所增加;根据水平-垂直燃烧测试得到的结果并结合织物燃烧后的扫描电镜图片可知,壳聚糖-海藻酸盐体系对棉纤维具有一定的阻燃效果,并有消除余焰的作用。

层层自组装法制备百里香精油微胶囊条件优化

采用层层自组装的方法,以百里香精油乳化液纳米微粒作为核心,利用壳聚糖和海藻酸钠对百里香精油进行包埋;以司盘80和吐温60复配乳化剂亲水亲油平衡(hydrophilic lipophilic balance,HLB)值、用量及油乳比例3个因素进行实验,确定乳化液最适制备条件;以壁材溶液质量浓度、组装层数、每层组装时间、搅拌速率、组装温度、壁材溶液pH值和固化剂用量进行单因素试验,以主要因素设计正交试验,确定最佳包埋条件。结果表明,乳化液制备条件为HLB值10、乳化剂用量6%、精油与乳化剂体积比1∶6,此条件下所制备的乳化微粒为模板,组装层数4层、搅拌速率1 040 r/min、每层组装时间15 min、壁材溶液pH 5.0、组装温度30℃,此条件下包埋率最高为80.23%。

层层自组装纳米金与乙酰胆碱酯酶电化学生物传感器检测有机磷农药

采用层层自组装技术制备了快速检测有机磷农药的生物传感器,利用带正电荷的高分子聚电解质聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)将乙酰胆碱酯酶(AChE)和金纳米粒子(AuNPs)通过静电力逐层固定到玻碳电极(GCE)表面,并采用交流阻抗和微分脉冲伏安法研究了此生物传感器的电化学行为。由于金纳米粒子优异的电催化性能和良好的生物相容性,使固定化的乙酰胆碱酯酶对其底物具有更高的亲和力和更快的响应速度。实验结果表明:修饰金纳米粒子后,传感器的氧化电流明显增大,在4.6×10-5～5.3×10-3mol/L范围内,固定化酶的抑制率与甲基对硫磷浓度的对数成正比,检出限为7.6×10-6mol/L。该生物传感器具有制备方法简便、成本低、灵敏度高等优点,已成功用于蔬菜样品中甲基对硫磷含量的测定。

层层自组装技术在功能薄膜材料制备中的应用

层层自组装技术在材料制备方面具有材料的尺寸、成分和形貌可控等特点,而被广泛应用于功能薄膜材料的制备.以层层自组装过程的作用力(静电作用、氢键、共价键、电荷转移相互作用和配位键等)为出发点,探讨了不同作用力对层层自组装过程的影响,及层层自组装技术在不同形貌(平面薄膜、胶囊、纳米管状等)功能薄膜材料制备上的应用.由于其具有吸附、催化、发光和光电特性等,可望在选择性催化剂、模拟细胞行为、药物缓释、生物传感器、选择性渗透薄膜及电极材料等方面应用.层层自组装技术已成为化学、物理、生物、材料和纳米科学等领域的重要手段.

层层自组装制备基于多壁碳纳米管的胆碱生物传感器

以经混酸处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰铂(Pt)电极,在此基础上固定(PAA/PVS)3复合膜,采用层层自组装技术将高分子聚电解质PDDA与胆碱氧化酶交替组装在已修饰的电极上,构建了电流型胆碱生物传感器。实验结果表明,MWCNTs的引入使电极对H2O2的催化电流明显增大,制成的酶电极可以有效控制酶量的使用,酶膜组装层数为8时最优,对胆碱的线性响应范围为5×10-7～1×10-4mol/L;灵敏度为12.53μA/mmol;响应时间为7.60s;检出限为2×10-7mol/L(S/N=3)。传感器的抗干扰能力强,稳定性好,30d时的响应电流值仍保持最初的89.5%。3次平行实验的RSD为3.64%。

氧化石墨烯/壳聚糖层层自组装复合膜的制备及其在环保领域中的应用

利用层层自组装技术将氧化石墨烯与壳聚糖进行自组装,制备出一种新型的氧化石墨烯/壳聚糖复合膜,并利用原位合成的方法引入纳米银粒子。采用紫外可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和原子吸收等分析方法对复合膜的自组装行为和催化性能进行了研究。实验结果表明,氧化石墨烯与壳聚糖可通过层层自组装技术制备出新型复合膜,这种复合膜可包裹纳米银粒子,膜内纳米银粒子对4-硝基苯酚的催化活性较高,并且可实现循环使用。此外,在稳定性实验中,复合膜不会释放纳米银粒子或银离子,避免了给水体带来二次污染。因此,这种材料在水处理等环保领域中可能具有巨大的潜在实用价值。

层层自组装PDADMAC/PSS纳滤膜的制备

以荷负电的聚砜超滤膜为基膜,采用静态层层自组装技术,制备了PDADMAC/PSS多层聚电解质纳滤膜.考察了支撑盐的种类、浓度、自组装层数对膜的分离性能、荷电性能、亲水性等的影响.研究结果表明,以NaCl为支撑电解质制得的膜具有较高的性能,聚合电解质溶液中支撑电解质的浓度以0.5mol/L为宜;在较优的条件下所制备的(PDADMAC/PSS)5对2g/L Na2SO4的截留率可达93%,通量在1.0MPa下接近60L/(m2.h),对NaCl的截留率仅为9%～13%,通量可达80L/(m2.h).膜表面的荷电量和接触角的变化均反映了聚电解质的交替自组装.以PSS为最外层的膜表面具有很好的负电性和很低的接触角.随着双层数的增加,膜表面的负电荷量的绝对值先逐渐增大,达到一个极大值后又逐渐减少,说明层数并非越多越好;以PSS作为最外层的膜具有很好的亲水性.

层层自组装法制备石墨烯/聚苯胺复合薄膜及在传感器中的应用

利用层层自组装技术,将聚丙烯酸修饰的石墨烯（PAA-Gr）与聚苯胺（PANI）进行层层自组装,制备了石墨烯/聚苯胺{PAA-Gr/PANI}n复合薄膜.聚丙烯酸修饰石墨烯不仅可以提高石墨烯的分散性,而且可以使石墨烯表面带负电荷,为其与带正电的PANI进行层层自组装提供了可能.利用紫外光谱跟踪了{PAA-Gr/PANI}n复合薄膜层层自组装过程.通过红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和循环伏安等方法表征了{PAA-Gr/PANI}n复合薄膜的结构.研究了{PAA-Gr/PANI}n复合薄膜的电化学性能,并探讨了复合薄膜在过氧化氢（H2O2）传感器中的应用.{PAA-Gr/PANI}n复合薄膜对H2O2表现出良好的电催化活性,其线性检测范围为0.005~0.3 mmol/L,线性相关系数为0.99858,检测下限为1×10-6mol/L。

采用静电层层自组装法制备阻燃蚕丝织物的工艺条件及产品性能测试

为了制备环保且阻燃性能优良的蚕丝织物,以可降解的天然物质壳聚糖(CH)和植酸钠(SP)为组装剂,采用静电层层自组装的方式对蚕丝织物进行阻燃整理。以极限氧指数为考核指标,经过单因素试验优化阻燃整理工艺条件为:组装液中CH和SP的质量分数均为1.0%,组装液pH=5,第1层组装时间15 min,第2层及之后每层组装时间1 min,组装层数20层。在此工艺条件下进行阻燃整理的蚕丝织物的极限氧指数为31.9%,较未经处理的蚕丝织物提高8.8个百分点。经阻燃整理后的蚕丝织物具有良好的耐水洗性能,虽物理性能略有下降,但基本不会影响其服用性能。

剑麻纤维素微晶(壳聚糖/聚对苯乙烯磺酸钠)层层自组装及其复合材料的热性能和阻燃性能

采用层层自组装法,在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面交替吸附壳聚糖(CH)和聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)构筑CH/PSS阻燃涂层,采用Zeta电位、热重分析、场发射扫描电镜、垂直燃烧测试和燃烧量热等手段对复合材料的结构和性能进行表征。结果表明,CH/PSS涂层已经成功包覆在SFCM表面;随着吸附CH/PSS层数增加,复合材料的初始分解温度由302℃降低至237℃,残炭率由4.76%提高至27.34%;与纯SFCM相比,SFCM(CH/PSS)5点燃时间延长了1倍,残炭率提高到35.3%,最大热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)分别减少了87%和51.6%,说明构筑的自组装涂层明显提高了SFCM的阻燃性能。

层层自组装原位聚合聚苯胺复合膜的氨敏性能研究

利用原位聚合结合交替沉积自组装技术制备了多层聚苯胺(PANI)/聚苯乙烯磺酸钠(PSS)分子沉积膜,以紫外-可见光谱跟踪成膜过程,用场发射扫描透镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)对所合成的纳米膜进行了形貌表征.以自制的气体测试装置研究该膜对氨气的敏感特性,结果表明:敏感膜具有很好的响应性能,对浓度低至0.1mg/m3氨气,相对灵敏度可达63.47%,响应时间仅为39s.