纳米两性聚乙烯铵-丙烯酸钠膜的制备与表征

为研究一种新型两性聚电解质渗透汽化膜分离材料,利用沸腾、高速搅拌的无皂乳液聚合法合成纳米聚丙烯酰胺-丙烯酸,经Hoffman降解制备纳米聚乙烯铵-丙烯酸钠。利用红外光谱、扫描电镜和激光粒度分析仪对纳米聚乙烯铵-丙烯酸钠进行结构表征,测试不同pH值时聚乙烯铵-丙烯酸钠膜的耐水性。对不同浓度、不同有机物-水体系中的溶胀度和吸水速率进行测试。结果表明:聚乙烯铵-丙烯酸钠粒径在24 nm左右、pH≈5(接近等电点)时,聚乙烯铵-丙烯酸钠膜的耐水性最好,适合乙醇、丙酮中水的分离。

以核壳型聚乙烯基苯磺酸钠/聚丙烯酸丁酯为模板的聚3,4-二氧乙烯噻吩水分散体的制备及性能

通过无皂乳液聚合,制备了以聚丙烯酸丁酯(PBA)为核,聚乙烯基苯磺酸钠(PSSNa)为壳的核壳型聚乙烯基苯磺酸钠/聚丙烯酸丁酯(PSSNa/PBA),并以此为模板制备了核壳型聚3,4-二氧乙烯噻吩(PEDOT)水分散体,研究了核壳型模板对PEDOT水分散体结构和性能的影响。结果显示:通过透射电镜(TEM)表征,证明成功制备了核壳型模板PSSNa/PBA和具有核壳结构的聚3,4-二氧乙烯噻吩:聚乙烯基苯磺酸钠/聚丙烯酸丁酯(PEDOT:PSSNa/PBA)水分散体。聚合动力学研究表明,以核壳型PSSNa/PBA为模板时,EDOT的聚合速率加快。表面方块电阻测试表明,较PEDOT:PSSNa薄膜,PEDOT:PSSNa/PBA薄膜的方块电阻降低近16倍,说明核壳结构的模板可改善PEDOT薄膜的导电性。

相转移催化合成甲基丙烯酸烯丙酯

采用3-氯丙烯和甲基丙烯酸钠为原料,以溴化十六烷基三甲基铵为相转移催化剂,合成了甲基丙烯酸烯丙酯。产物经红外光谱、核磁共振氢谱和质谱表征。考察了反应溶剂、原料摩尔比、催化剂用量、反应温度和反应时间对反应收率的影响。当甲基丙烯酸钠和3-氯丙烯的摩尔比为1∶2.5,催化剂和对苯醌阻聚剂用量分别为甲基丙烯酸钠质量的3%和0.5%,以二甲亚砜为反应溶剂且其体积用量为3-氯丙烯体积的2.25倍时,于50℃搅拌反应3 h,可使甲基丙烯酸烯丙酯摩尔收率达到85%。

吸水膨胀型丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/丁腈橡胶热塑性硫化胶的性能及微观形貌

以交联聚丙烯酸钠(CPNa AA)为吸水材料,通过动态硫化法制备了基于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/丁腈橡胶(NBR)/氯化聚乙烯(CM)热塑性硫化胶(TPV)的吸水膨胀橡胶(WSR),考察了CPNa AA用量对WSR物理机械性能和吸水性能的影响,研究了WSR的微观形貌。结果表明,在实验范围内,ABS/NBR/CM/CPNa AA WSR的应力-应变行为均表现出"软而韧"的弹性体特征,随着CPNa AA用量的增加,WSR的拉伸强度、扯断伸长率、永久变形和撕裂强度均呈下降趋势,邵尔A硬度略有提高,WSR的吸水率、吸水速率及脱水失重率提高,当CPNa AA用量为70份时,室温下95 h WSR即达到吸水平衡状态,此时吸水率为369.8%;与第1次的最大吸水率相比,第2次及第3次的最大吸水率仅有小幅降低,但第2次及第3次的初始吸水速率远大于第1次的初始吸水速率,脱水失重率明显降低;CPNa AA在TPV中分散均匀,未出现团聚现象,但表面结构松散,与TPV之间的界面作用较弱;WSR吸水干燥后表面出现明显的缝隙和孔洞。

PAA-Na/PVA半互穿网络水凝胶的离子强度及pH敏感性

采用水溶液聚合法制备了聚丙烯酸钠(PAA-Na)/聚乙烯醇(PVA)半互穿网络水凝胶,研究了水凝胶在不同pH溶液、不同浓度NaCl与CaCl2溶液中的溶胀行为,结果表明,溶胀比随丙烯酸含量增大而增加,在碱性溶液中的溶胀度明显高于酸性溶液,溶胀平衡凝胶在酸性及碱性条件下均出现收缩,在pH=2和pH=12溶液中反复交换时,表现出可逆溶胀-退溶胀性能,具有较好的pH敏感性,凝胶在不同浓度NaCl与CaCl2溶液中溶胀性表明,溶液的离子强度及阳离子的电荷数对凝胶溶胀行为有较大影响。

TiO_2-g-PAA/LDPE复合薄膜的光氧化-生物降解性能

以聚丙烯酸(PAA)接枝改性的纳米TiO2作为光催化助氧化剂,与低密度聚乙烯(LDPE)复合制备了一种可光氧化-生物降解的TiO2-g-PAA/LDPE复合薄膜。通过失重率、红外光谱、扫描电镜、高温凝胶渗透色谱等分析研究了该复合薄膜在空气中紫外光照下的光氧化性能,并对预氧化降解后的薄膜进行了微生物的降解实验。结果表明,PAA接枝改性可以提高TiO2在薄膜内部的亲水性及分散性,提高TiO2的光催化活性,有利于促进LDPE薄膜的光氧化-生物降解;扫描电镜结果显示,TiO2-g-PAA/LDPE复合薄膜光催化反应不但发生在薄膜的表面,而且能够发生在薄膜内部,使其结构整体降解,其降解效果要优于TiO2/LDPE薄膜。紫外光照415 h后,TiO2-g-PAA/LDPE复合薄膜的失重率达到39.13%,重均相对分子质量下降96.36%;而相同条件下纯LDPE薄膜的失重率只有0.15%,重均相对分子质量下降46.32%。预氧化后的薄膜碎片具有明显的生物降解性能。

络合-超滤耦合分离过程聚合物回收与回用的研究

水溶性聚合物络合-超滤耦合过程是一种新型的工业废水处理方法。它不但能够实现金属离子废水回用,而且还能浓缩金属离子废水,以便于金属的进一步回收。采用聚乙烯基亚胺(PEI)、聚丙烯酸钠(PAA)为络合剂络合处理金属离子后的浓缩液,可通过调节溶液酸碱度,采用超滤的方法将聚合物与金属离子分离。实验表明:当调节浓缩液pH=1(稀土离子-La2+和Eu2+浓缩液)和pH=2(重金属离子-Cu2+和Zn2+浓缩液)时,在体积稀释因子VDF=3时,恒容超滤过程可以回收92%以上的PEI和PAA,将回收后的聚合物重新用于络合-超滤耦合过程处理含稀土或重金属离子废水,效果与新鲜的PEI和PAA没有明显差别。

含氨基化碳纳米管的壳聚糖/β-甘油磷酸钠温敏凝胶的制备及性能研究

目的制备含多壁碳纳米管/聚乙烯亚胺(MWCNTs-PEI)复合物的壳聚糖/β-甘油磷酸钠(CS/β-GP)温敏凝胶,为双缓释载体的研究提供一定基础。方法以壳聚糖温敏凝胶为载体,将多壁碳纳米管/聚乙烯亚胺分散到温敏凝胶中,制备含多壁碳纳米管/聚乙烯亚胺复合物的壳聚糖温敏凝胶,以胶凝时间为指标,考察β-甘油磷酸钠浓度、pH、温度和多壁碳纳米管/聚乙烯亚胺复合物质量对壳聚糖温敏凝胶的影响,采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)等对其表征,并初步考察其体内相容性。结果流变法测定其胶凝温度大约为37.0℃,在一定范围内,壳聚糖温敏凝胶胶凝时间随β-甘油磷酸钠浓度、pH、温度以及多壁碳纳米管/聚乙烯亚胺复合物质量的增加而缩短,且在动物体内均可形成凝胶,通过扫描电镜和红外光谱等实验发现,加入多壁碳纳米管/聚乙烯亚胺复合物后,其不与壳聚糖温敏凝胶发生化学反应,且壳聚糖温敏凝胶孔洞明显变小,结构致密,最终导致溶胀率和溶蚀速率的减小。结论含多壁碳纳米管/聚乙烯亚胺复合物的壳聚糖/β-甘油磷酸钠温敏凝胶具有快速凝胶化和良好的温敏性,可以作为良好的双缓释性载体。

载氨基化碳纳米管壳聚糖/β-甘油磷酸钠温敏凝胶对NGF的缓释性及释药机制研究

目的:考察载氨基化碳纳米管的壳聚糖/β-甘油磷酸钠(CS/β-GP)温敏凝胶对神经生长因子(NGF)的释药机制。方法:以NGF为模型药物,考察载氨基化碳纳米管的CS/β-GP温敏凝胶的缓释性,并采用零级方程、一级方程和Higuchi方程、Hixson-Crowell、Weibull和Peppas方程等各释药模型初步探讨其释药机制。结果:载氨基化碳纳米管的CS/β-GP温敏凝胶对NGF有较好的缓释作用,释放行为与凝胶微观结构有一定关系。NGF在壳聚糖温敏凝胶系统中的体外释放行为与Weibull模型最接近,即以扩散和溶蚀为主的释药机制。结论:氨基化碳纳米管的CS/β-GP温敏凝胶释药过程是药物扩散和凝胶降解的双重结果,从而为CS/β-GP温敏凝胶的缓释性研究提供了一定基础。

CNT/EMAA/环氧胶膜对复合材料裂纹的电热修复研究

脆性环氧树脂复合材料在外载荷作用下易产生裂纹,从而影响材料的力学性能和完整性,如果能在裂纹发生时及时进行修复,可提高材料的可靠性和使用寿命。本文以热塑性聚乙烯-甲基丙烯酸(EMAA)为裂纹修复剂,将其和碳纳米管(CNT)引入环氧树脂,制备了具有裂纹电热修复功能的CNT/EMAA/环氧胶膜。首先研究了其对自身拉伸强度的修复效率,然后将其作为胶层粘接复合材料T型接头,研究其对T型接头剥离损伤的电热修复效率。结果表明,通电加热作用下,CNT/EMAA/环氧胶膜对拉伸强度的修复率为73.8%。并且,T型接头发生完全剥离破坏和初始损伤剥离裂纹后,其对应载荷的电热修复率分别为75.0%和121.2%。表明本文制备的CNT/EMAA/环氧胶膜对裂纹具有较好的电热修复性能,与传统的烘箱加热基本具有相同的修复效果。

PAAS/PVA/Zn_(0.2)Fe_(2.8)O_(4)磁性复合水凝胶的合成及其性能研究

以化学共沉淀法制备了在水中分散性良好的柠檬酸包覆的掺锌纳米四氧化三铁(Zn_(0.2)Fe_(2.8)O_(4),ZFO)粒子,并用X射线衍射仪、透射电子显微镜及综合物理特性测试仪进行测试。结果表明,该纳米粒子粒径为3~8 nm,粒径较为均一且饱和磁化强度可达60 emu/g,再通过在水相中引发丙烯酸钠聚合交联并结合冷冻解冻交联制得聚乙烯醇/聚丙烯酸钠/ZFO(PVA/PAAS/ZFO)互穿网络水凝胶;纳米ZFO粒子的引入可同时使水凝胶的拉伸强度提高约1.5倍;ZFO粒子的加入对水凝胶的热稳定性有一定的提高;纳米ZFO粒子的引入可加快水凝胶的电响应的速率和程度。

络合-超滤耦合工艺去除水中镍离子的研究

以聚丙烯酸钠(PAANa)和聚乙烯亚胺(PEI)作为络合剂,将其与镍离子络合后的溶液转移至超滤杯中,在0.1 MPa压力下通过聚醚砜超滤膜进行分离,研究pH值和络合剂/Ni2+装载质量比(L)对Ni2+去除率的影响,并根据朗缪尔等温模型拟合络合反应平衡常数.同时研究超滤时间对膜通量和Ni2+去除率的影响.结果表明,选用PAANa为络合剂,在pH值为8、L=5时,Ni2+的去除率达到最大值99.5%.PEI为络合剂时,Ni2+去除率在pH值为7、L为5时达到最大值93.0%.不同pH值条件下拟合得到的络合平衡常数表明,pH为7时最有利于络合反应.另外,单个络合剂单体所能结合的Ni2+个数随着pH值的升高而增大.研究结果还表明,在长达12 h的超滤时间内,PAANa为络合剂时,膜通量的衰减<10%;PEI为络合剂时,膜通量基本保持不变;Ni2+的去除率都基本保持恒定.因此,在合适条件下,络合-超滤耦合工艺能有效去除水中的镍离子.