PAAM高吸水树脂的土壤保水性能

以不同河砂/泥土比例混配不同质地土壤,研究了聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水树脂(PAAM)用量在自来水和0.9%NaCl溶液中对土壤保水能力的影响。发现自然蒸发条件下,PAAM树脂施用量为5g/kg时,使河砂/泥土=10∶0,5∶5,3∶7,0∶10四种质地土壤在自来水中保水率降至30%的时间与对照组相(无PAAM)比分别延长了560,445,360,350h;使河砂/泥土=10∶0,7∶3,5∶5,3∶7,0∶10五种质地土壤在自来水中饱和含水率分别提高4.5,2.6,2.2,1.6,1.2倍。该树脂临界用量为5g/kg能显著改善土壤团粒结构,满足实际使用要求;在0.9%NaCl溶液中吸液倍率明显降低,在盐碱地区施用后对土壤保水和蓄水能力提高不大,更适合施用于砂质土壤中而不适用于在高盐碱地区使用。

杂化交联PAAm/SA双网络水凝胶在多价态离子溶液中的润滑行为

水凝胶因含水量高及生物相容性好,是一种理想的人工软骨替代材料。通过构建杂化交联双网络,水凝胶的力学性能显著提高,但有关其摩擦机理却较少报道。制备了聚丙烯酰胺/海藻酸钠(PAAm/SA)水凝胶,并分别测定了Na^+、Ca^(2+)及Fe^(3+)3种不同价态离子对其弹性模量、含水率、摩擦行为的影响。研究表明,Fe^(3+)溶液中,PAAm/SA的弹性模量为126kPa,是初始模量的14倍。PAAm/SA水凝胶摩擦应力在整个速率范围内较PAAm最大有一个数量级降低。随离子价数的增大,SA和PAAm/SA水凝胶摩擦应力均呈现增大趋势。当浸泡溶液由Ca^(2+)变为Fe^(3+)时,PAAm/SA水凝胶的摩擦行为由混合润滑变为边界润滑。另外,PAAm/SA水凝胶在Fe^(3+)中的摩擦应力对压应力的敏感性随速率增大呈现减小趋势。

高强度PAMPS-PAAm互穿网络凝胶及其溶胀性能

通过考察不同单体浓度或离子强度下凝胶的力学性能和溶胀特性,对聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（PAMPS）与聚丙烯酰胺（PAAm）形成的互穿网络凝胶的高强度性能和作用机理进行了研究。结果表明：PAMPS-PAAm互穿网络凝胶的力学强度对c（AMPS）存在一个最佳值（1 mol/L）,且随c（AAM）的增大而显著增大（0.5-4 mol/L）。当c（AMPS）=1 mol/L、c（AAM）=4 mol/L时,互穿网络凝胶的最大抗压强度达6.46 MPa;改变凝胶体系内水的离子强度,PAMPS-PAAm凝胶在0.25 mol/kg离子强度时的抗压强度与纯水状态下相比增加了29%。

PNaAMPS/PAAm水凝胶在NaCl水溶液中的力学与摩擦性能

通过改变离子强度的大小,研究了聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/聚丙烯酰胺(PNaAMPS/PAAm)这种双网络水凝胶的溶胀性能、力学性能和摩擦性能。由于离子会对水凝胶中高分子链的状态产生影响,研究发现随着离子强度的增大,溶胀率首先呈迅速下降的趋势,在0.2mol/kg之后溶胀率下降变缓。拉伸强度对离子强度变化不明显。撕裂时的断裂能随着离子强度的增大,首先呈下降的趋势,0.2mol/kg之后断裂能变化不大。压缩模量随着离子强度的提高而增大,在0.8mol/kg时达到最大值。摩擦行为中,在低离子强度时,其摩擦性能表现出一种"静摩擦"现象,而在高离子强度(临界值为0.8～1.0mol/kg)时,摩擦力显著增大,并且摩擦应力曲线呈现出典型的吸附模型性质。

PVA-g-PAAm/α-Al_2O_3渗透汽化复合膜的制备和表征

以聚乙烯醇（PVA）和丙烯酰胺（AAm）为原料，合成了不同接枝度的PVA接枝PAAm共聚物（PVA-g-PAAm），并以0．2um的a-Al2O3为支撑体成功制备出两种PVA-g-PAAm／a-Al2O3渗透汽化复合膜。用黏度法测定了不同接枝度共聚物的黏均分子量，并通过接触角，红外光谱（FT-IR）和热重（TGA）法对均相膜进行表征。将复合膜用于DMF／H2O混合体系的渗透汽化分离，考察了料液组成和实验温度对膜分离性能（渗透通量、分离因子）的影响。渗透汽化实验结果表明，接枝度为92％的PVA-2／a-Al2O3的分离性能最好。随着料液中DMF质量分数由5％增加至50％，PVA-2／a-Al2O3的渗透通量由0．71kg／（m2·h）减小到0．28kg／（m2·h），PVA／a-Al2O3的通量在0．20～0．59kg／（m2·h）之间，PVA-1／a-Al2O3的通量最小，在0．16～0．50kg／（m2·h）之间，3种膜的分离因子在DMF质量分数为30％时达到最大值。随实验温度增加，膜的渗透通量随之增大，而分离因子都有所减小。

PNaAMPS/PAAm水凝胶在不同pH值水溶液中的力学与摩擦性能

研究了聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠/聚丙烯酰胺(PNaAMPS/PAAm)双网络(DN)水凝胶的溶胀性能、力学性能和摩擦性能。由于H+和OH-对水凝胶分子链构象的影响,不同pH值下DN水凝胶的溶胀度差别明显。DN水凝胶在酸性溶液中的拉伸强度比碱性中有所增强;撕裂时的破坏能在碱性溶液中明显低于酸性溶液;DN水凝胶在碱性溶液中的压缩模量比中性溶液中提高了186.3%。摩擦行为上,酸性溶液中的DN水凝胶摩擦应力值明显高于碱性溶液,随pH值的升高压力随摩擦应力的影响减弱。

PAMPS-PAAM互穿网络凝胶的摩擦性能研究

选用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)凝胶和丙烯酰胺(AAM)溶液制备PAMPS-PAAM互穿网络凝胶,在自制销-盘式摩擦试验机上进行PAMPS-PAAM互穿网络凝胶的摩擦性能试验,研究接触压力、滑行速率和润滑条件对该凝胶的摩擦性能的影响.结果表明:PAMPS-PAAM凝胶受压变形时的性质与天然软骨相似.在较高的压力下(0.7 MPa),凝胶的软骨泵机理发生作用,有助于润滑膜的形成;滑行速率的提高和润滑剂黏度的增加也有利于润滑状态的改善,降低摩擦系数.PAMPS-PAAM凝胶有良好的自恢复功能.

PAAm/CMC-Ag纳米复合水凝胶的制备表征及溶胀动力学研究

以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(N,N-MBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,合成了聚丙烯酰胺(AAm)-羧甲基纤维素钠盐(CMC)半互穿网络水凝胶。通过傅里叶红外光谱纳米复合水凝胶PAAm/CMC-Ag的结构。紫外可见光谱研究表明,Ag纳米粒子的表面等离子体吸收峰在450 nm范围。溶胀动力学表明,PAAm/CMC-Ag平衡溶胀率(Qe)取决于CMC的含量,且随着CMC含量的增加而提高。溶胀动力学模拟数据表明,制备的水凝胶理论最大吸水量Smax与实验值基本相一致,而且PAAm/CMC-Ag纳米复合水凝胶为非Fickian扩散模式。

PAMPS-PAAM凝胶的启动摩擦学性能

目的 PAMPS-PAAM凝胶是应用前景较好的关节软骨替代物。前期试验表明,其压缩强度已达到关节软骨的平均压缩强度,但对其摩擦学性能的研究还较少。方法本文选用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(2-acrylamide-2-methylpro panesulfonic acid,AMPS)凝胶和丙烯酰胺(acrylamide,AAM)溶液制备PAMPS-PAAM互穿网络凝胶,在自制销-盘式摩擦试验机上通过PAMPS-PAAM凝胶与不锈钢试样的对磨,测试加载时间和滑行速率对材料的启动摩擦因数的影响。结果影响PAMPS-PAAM互穿网络凝胶的启动摩擦因数的主要因素为加载时间,加载时间越长,启动摩擦因数越大。加载时间在15 min以内,启动摩擦因数随加载时间的增长急剧变化,加载时间超过15 min,启动摩擦因数的变化趋势变缓。滑行速率的变化与启动摩擦因数的大小无明显关联,且在不同的滑行速率下,启动摩擦因数的数值相差不大。结论 PAMPS-PAAM凝胶具有与软骨相近的启动摩擦性能。

基于pH调节的CMCS-PMMS/PAAm复合水凝胶的构筑与性能研究

以聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸/二氧化硅(Poly(MMA/MAA)/SiO_( 2),PMMS)、羧甲基壳聚糖(CMCS)、丙烯酰胺(AAm)为原料,EDC/NHS为催化剂,通过调节体系pH值和自由基聚合反应制备了系列CMCS-PMMS/PAAm复合水凝胶,并对其流变性能、力学性能、溶胀性能、导电性能及生物相容性进行研究.结果表明:pH值对复合水凝胶的流变性能具有较大影响,储能模量G′整体呈先减小后增大的趋势,当pH值为6时,G′最大为9200 Pa;在较低pH值条件下制备的复合水凝胶强度较大,较高pH值条件下则呈现软而韧的性质,且当pH值为9或10时,复合水凝胶能在较大压缩应变下保持良好的形态并拥有较好的拉伸性能和可循环压缩性能;该复合水凝胶具有良好的溶胀性能,即使在吸水达到溶胀平衡后,仍能保持形变恢复能力(纯水中平衡溶胀率可达860%);另外,它还具有良好的导电性能,其电导率最大可达2.98×10^(-4)S/cm,且具有良好的抗溶血性能与细胞相容性,所有复合水凝胶样品的溶血率均小于5%,细胞活性均在75%以上.

PAAM基质对CaCO_(3)结晶的调控

根据生物矿化原理,以PAAM(聚丙烯酰胺)为基质,仿生合成碳酸钙晶体,并讨论PAAM浓度、反应时间、pH值、温度和碳酸钙浓度等对产物晶型及形貌的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外吸收光谱分析(FT-IR)等手段对所得产物进行表征。实验合成了各种各样形貌的碳酸钙晶体,比如菱形体、层形、杆状等,随着CaCO_(3)浓度的增加,杆状晶体更容易获得。

PVA/PAAm微反应器的制备和表征

采用化学交联法合成聚乙烯醇/聚丙烯酰胺互穿网络,提高了复合材料整体的表面应力-应变特征,基于在药物体系内进行控制领域。

具有物理/化学双重交联结构可调的mZnO/PAAm纳米抗菌复合水凝胶的合成及性能

利用聚甲基丙烯酸（PMAA）对市售具有300nm尺寸的ZnO纳米粒子进行表面改性，并进一步利用改性后的ZnO纳米粒子（mZnO纳米粒子）和N，N＇-亚甲基双丙酰胺（BIS）分别作为物理和化学交联点，经过氧化还原体系引发丙烯酰胺（AAm）聚合，制备出具有物理和化学双重交联结构的新型mZnO／PAAm抗菌水凝胶．采用红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、场发射扫描电镜（SEM）对mZnO纳米粒子和mZnO／PAAm纳米复合水凝胶进行表征，并通过压缩力学性能、溶胀性能和抗菌性能的测试研究所制备凝胶的性能．实验证明，通过PMAA的羧基与ZnO纳米粒子表面羟基的氢键复合，mZnO纳米粒子表面PMAA包覆率达到3．64wt％，并在水溶液和凝胶体系中能够良好分散，在凝胶网络中起到物理交联点的作用．同时，这类mZnO／PAAm纳米复合水凝胶的压缩性能和平衡溶胀率可通过调节水凝胶内部物理和／或化学交联点的含量分别实现在140～800kPa和55％～170％的范围内调控，并且具有良好的抑菌效果．这种新型抗菌凝胶制备为实现水凝胶的结构功能一体化提供了一种简单的方法．

聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚丙烯酰胺无机/有机互穿网络水凝胶的制备及表征

通过紫外引发聚合方法制备了无机交联的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)/有机交联的聚丙烯酰胺(PAAm)互穿网络(IPN)水凝胶.利用FTIR和SEM分别表征了凝胶的化学结构和内部形态;测定了凝胶在高温(50℃)时的退溶胀性能;利用DMA和DSC分别研究了凝胶的储能模量随温度的变化及热相转变行为.研究表明,该IPN凝胶具有温度敏感性;与未互穿的无机交联PNIPAAm凝胶相比,IPN凝胶具有多孔的网络结构和超快的响应速率,如10min内失去90%的水;其储能模量增加了3～4倍,相转变行为变弱,而最低临界溶解温度(LCST)提高了1.4℃.

面向水润滑条件磷酸盐黏结复合涂层的摩擦学性能研究

目的实现海洋产业设备的不断优化,提高复合涂层在水环境下的摩擦学性能,扩大复合涂层在水环境中的应用。方法通过添加不同含量的PS(聚苯乙烯微球)制备多孔磷酸盐黏结复合涂层,再将PAAM-alginate(聚丙烯酰胺-海藻酸盐)水凝胶真空压入多孔涂层中,并利用UV(紫外线)引发聚合,从而制备PAAM-alginate/磷酸盐黏结复合涂层。此外,利用多功能摩擦试验机、白光干涉仪、SEM和EDS等试验方法,对复合涂层在水环境中的摩擦学特性和微观结构进行研究。结果PAAM-alginate水凝胶的压入,降低了复合涂层的表面粗糙度,平均为0.8μm。由于水凝胶较强的吸水和溶胀能力,改善了复合涂层的亲水性。PAAM-alginate水凝胶的水化润滑能力有效提高了复合涂层在水环境中的摩擦学性能。其中,具有4%PS的复合涂层显示出最佳摩擦学性能,平均摩擦系数由0.494降到了0.332,磨损率为1.18 mm^(3)/(N·m),仅为0%PS的复合涂层磨损率的1/4。水环境下,4种不同PS含量的复合涂层的磨损形式都为疲劳磨损。结论适量地压入PAAM-alginate水凝胶可以降低复合涂层的表面粗糙度,提高复合涂层亲水性,并提升复合涂层在水环境下的耐磨损性能。

水性聚氨酯-聚丙烯酰胺IPN水凝胶的合成及性能

由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚(N-220)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)等合成了交联型水性聚氨酯,在此乳液中加入丙烯酰胺、交联剂、引发剂进行自由基聚合,制备了具有IPN结构的聚氨酯-聚丙烯酰胺(PU-PAAm)水凝胶,并采用IR、DSC、TEM等测试技术进行了分析和观察。结果表明,经分步IPN聚合得到了PU-PAAm水凝胶。PU-PAAm干胶具有胞状形态结构,并具有较好的相容性。IPN结构的PU-PAAm水凝胶具有协同效应,当m(PU)∶m(PAAm)=50∶60时,溶胀比最大达到11.16。对水凝胶采用TNO、ZX-10和壳聚糖3种抗菌药物载药,测试结果表明,前2种载药水凝胶具有较好的抗菌性能,显示出较好的载药性,但此水凝胶对壳聚糖载药性能不佳。

聚丙烯酰胺-CuCl_2膜表面结构及对醋酸乙烯酯聚合催化性能研究

根据IR,ESR,XPS和电导率的测试结果推定,在催化剂聚丙烯酰胺-CuCl_2膜表面上,1个Cu^(2+)与聚丙烯酰胺4个链节单元配位,产生σ配位键而交联,形成疏水性的聚丙烯酰胺-Cu(Ⅱ)配位聚合物膜.从该膜的X射线光电子能谱中的Shake-up效应得知,膜表面的Cu^(2+)具有高自旋态电子构型,其缺位处与醋酸乙烯酯,Na_2SO_3配位活化,并产生自由基氢,从而在室温Na_2SO_3水溶液体系(pH=7)中能催化引发醋酸乙烯酯按自由基加聚反应历程进行聚合,诱导期3min 20s,得率75%.

引发甲基丙烯酸甲酯聚合的聚丙烯酰胺－氯化铜配合物膜催化剂表征

考察甲基丙烯酸甲酯在室温Ｎａ２ＳＯ３水溶液的聚合能力，发现在该溶液添加聚丙烯酰胺（ＰＡＡｍ）－氯化铜（ＣｕＣｌ２）配合物膜以组成ＰＡＡｍ－ＣｕＣｌ２膜／Ｎａ２ＳＯ３催化引发体系是必不可少的．采用ＥＳＲ、ＩＲ、ＸＰＳ和电导率等手段研究该体系催化剂的表面结构．结果表明，膜的单位面积平均含铜量在一定范围内和配位体种类等对催化活性有显著影响，即催化性能与催化剂的表面结构紧密相关．

快速响应多孔聚丙烯酰胺水凝胶的研制

采用聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、CaCO3等不同材料作致孔剂合成多孔聚丙烯酰胺（PAAm）水凝胶，以图提高凝胶的溶胀响应速率。研究结果表明，采用PEG20000、PVP-K30，PEG600作致孔剂对PAAm凝胶响应速率影响不大。用PEG300作致孔剂，凝胶溶胀率随致孔剂浓度的升高，先升高后又逐渐降低，当其浓度为0．045mol／L时，溶胀3．5h，凝胶室温溶胀率提高了15．2％。采用CaCO3作致孔剂可在一定程度上加快凝胶响应速率，随着CaCO3用量的增加，溶胀率先升高后又有所降低。当CaCO3／AAM为5．6％（质量分数）时，溶胀3h后，溶胀率提高了40．3％。