Al_OH_3准纳米材料在硅橡胶配方中的应用_李俭

刘爱堂．医用硅橡胶锎品的最新进展医用硅橡胶制品的最新进展刘爱堂(西北橡胶塑料研究设计院陕西威阳，712023)由于硅橡胶本身具有耐高低温、耐老化、透明度高、省里多星、与人体组织和血液不粘连、生物适应性好、无毒、无味、不致癌等系列优良的特性，所以许多从事硅橡胶研究的工作者对其在医学领域的应用一直在进行着各种各样的研究和探讨。

硅橡胶的医用特性大约是在1945年发现的。

即当在玻璃表面上涂一层在显徽镜下才能看到的那样薄的硅橡胶液体膜时，水在其上面不粘附，这一结果就表明了青霉素和血液完全可以从贮存瓶中倒出来。

而且还发现当将血液分剐贮存在用硅橡胶处理和未处理的两个瓶中时。

其血液的凝固速度前者比后者要慢，显示出了良好的抗凝血性。

1954年，Mc Dougall报道了“对外界影响极为敏感的热血动物的各种细胞组织与液态，半液态和类似橡胶态的硅酮制品接触时，其细胞组织的发育状态未发现有异常现象”的研究结果，表明硅橡胶不会对细胞生长产生不良的影响。

进入60年代。

国外相继出现了不少有关硅橡胶作为人体植入材料和医疗制品应用的报道。

特别是硅橡胶在心脏起搏器、心瓣中的应用，不仅使成千上万的患者获得了新生，而且也为其他医用制品的开发起到了很大的促进作用。

因此在60～70年代期间。

国外已有许多的医用硅橡胶制品(硅橡胶乳房、指关节、眼眶底托、气管插管、耳廓、鼻粱、脑积水引流管、腹膜透析管、代气囊分道导管、导尿管等)投入了临床应用。

我国对医用硅橡胶制品的研发和应用是始于60年代，但大量的基础研究及产品试制工作还是在70 年代以后进行的。

特别是近十几年来，硅橡胶作为生物适应性材料的研究已取得了很大的进展，并且有许多功能化、系列化的医用硅橡胶制品投入了临床应用。

这些制品根据其用途，大致可分为：(1) 脑外科用人工颅骨、脑积水引流管，人工脑膜{(2)耳鼻喉科用人工鼻粱、鼻孔支架、鼻腔止血带气囊分道导管、人工耳廓、人工下颌、“T”型中耳炎同期灌、人工鼓膜、人工喉、喉罩、“T”型气管插管、泪道栓、吸氧机波纹管；(3)胸外科用体外循环机泵管、胸腔引流管、人工肺薄膜、胸腔隔离膜、人工心瓣；(4)内科用胃管、十二指肠管、胃造瘘管：(5)腹外科用腹膜透析管、腹腔引流管、“T” 型或“Y”型管、毛细引流管、人工腹膜：(6)泌尿科和生殖系统用单腔导尿管、梅花型导尿管、双腔或三腔带气囊分道导管、膀胱造瘘管、肾盂造瘘管、阴茎假体、子宫造影导管、人工节育器、皮IF植入性避孕药物缓释胶棒、胎儿吸引器：(7)骨科用人工指关节、人工肋骨、人工肌腱、人工膝盖膜、减震足垫：(8)皮肤科用人工皮肤、软组织扩张器、疮疤贴；(9)整形用人工乳房、修补材料等几大类。

纳米多孔阳极氧化铝模板的制备方法及应用的研究进展赵婷婷;刘皓;李津;康卫民;韦尚志【摘要】The preparation methods of porous anodic alumina (PAA) templates are introduced fully,which contain mild anodization,hard anodization,two-step anodic oxidation and imprinting oxidation,followed by the preparation methods of special shaped PAA templates are reviewed.Finally,the application prospects of the PAA template in electromagnetism,sensors,barrier separation,biomedicine,and bionic nano-materials are also introduced.%对制备规整多孔阳极氧化铝模板的温和氧化法、强烈氧化法、二次阳极氧化法、模压氧化法等制备方法进行了系统介绍,并对一些特殊孔径的阳极氧化铝模板的制备方法进行了综述,介绍了PAA模板应用于电磁、传感器、催化剂载体、膜分离、生物医学、仿生纳米材料等领域的研究进展.【期刊名称】《天津工业大学学报》【年(卷),期】2013(032)004【总页数】7页(P19-25)【关键词】多孔阳极氧化铝;纳米模板;制备方法;特殊形状;应用【作者】赵婷婷;刘皓;李津;康卫民;韦尚志【作者单位】天津工业大学纺织学部,天津300387;天津工业大学纺织学部,天津300387;天津工业大学纺织学部,天津300387;天津工业大学纺织学部,天津300387;天津工业大学纺织学部,天津300387【正文语种】中文【中图分类】TQ153.6多孔阳极氧化铝（PAA）模板由多孔层和阻挡层组成，其中多孔层由均匀排列的纳米孔洞组成，孔密度较高，孔与孔之间相互平行，并与基体表面垂直.阻挡层是一层致密绝缘的氧化层，位于孔基底将多孔层和铝基体分开.由于PAA膜具有这种独特的结构，是非常理想的制备纳米材料的模板.1953年美国铝业公司Keller等[1]首先报道了用电化学方法制备氧化铝孔洞模板.20世纪80年代后期以来，多孔氧化铝膜在纳米材料上的应用引起了新一轮的研究热潮.1993年，美国约翰霍普金斯大学Whitney等[2]利用PAA模板制备了磁性金属纳米线，开拓了纳米材料制备的新方法；1995年日本首都大学Masuda等[3]首次利用二次氧化的方法，成功制备了孔洞排列高度有序的PAA膜和金属纳米阵列，开创了PAA膜在纳米结构材料方面新的应用.研究人员利用PAA模板成功制备了碳纳米管[4-5]、金属和金属复合物纳米线[2-5]、基因传输、生物医学、微燃料电池材料[6]、仿壁虎脚粘附材料[7-8]等各种纳米材料，极大促进了纳米材料的研究和发展.1 PAA模板的一般制备方法多孔阳极氧化铝（PAA）模板是采用电化学技术在铝表面进行原位生长制备得到的，这种方法称之为阳极氧化法.阳极氧化法按照氧化生长速率的不同可以分为温和氧化法和强烈氧化法.多孔阳极氧化铝模板的制备按照制备工序的不同又可以分为二次阳极氧化法和模压阳极氧化法.1.1 温和阳极氧化法温和氧化法即将预处理后的铝基底在适当的阳极氧化条件下进行一次氧化.其特点是阳极氧化反应缓慢，电流密度一般在10 mA/cm2数量级，氧化膜的生长速率较慢，约为2 μm/h.研究表明，温和法制备的PAA孔径和孔间距均随阳极氧化电压的增加而增大，一般孔间距与电压的比例系数为2.5 nm/V[9].温和氧化过程中，自排序氧化铝纳米阵列一般在3种体系中获得:①25 V硫酸中得到的孔直径为63 nm；②40 V草酸中得到的孔直径为100 nm；③195 V磷酸中得到的孔直径为500 nm.1.2 强烈阳极氧化法2006年德国马克斯·普朗克微结构物理研究所Lee等[10]提出了一种以草酸为电解液，通过提高阳极氧化电压（100～160 V），制备AAO模板的强烈阳极氧化法.其薄膜生长速率为50～70 μm/h，较以草酸为电解液的温和阳极氧化速率提高了25～35倍.生成的PAA 膜孔间距为 200～300 nm，膜非常厚（＞100 μm），孔隙度低且高度有序的氧化铝膜具有高纵横比（＞1000），纳米孔排列均匀，可调节直径大小.该方法通过对电解液的老化和温度的控制来提高阳极氧化电压，从而提高PAA的有序度.但此工艺必须将电解槽放入液氮中来降低氧化铝表面温度，成本较高.为解决此问题，2009年太原理工大学孙晓霞等[11]通过在草酸溶液中加入不同有机醇的方法来有效减少在氧化过程中产生的大量热量，采用强烈氧化法快速制备了高度有序的PAA模板.在以乙二醇水溶液（V醇∶V 水=1∶1）为溶剂的 0.5mol/L 草酸电解液中，于160 V电压下制备出的PAA模板孔分布均匀，孔径约为80 nm，孔间距约为120 nm，并呈六角形规则排列，膜生长速率为51.9 μm/h. 2009年南京科技大学Song等[12]提出，在强烈阳极氧化过程中，避免铝基底击穿现象的关键是要降低阻挡层的厚度；增加电解液的浓度和温度，可以降低阻挡层的厚度.所以，在高浓度的草酸溶液（＞0.3 mol/L）中，在较高温度（16～40℃）下进行强烈阳极氧化，不会发生击穿现象.0.6 mol/L草酸溶液制备的PAA膜如图1所示.图1 草酸电解液制备的PAA膜SEM图像Fig.1 SEM images of PAA sample fabricated in oxalic acid solution2008年华南理工大学Li等[13]在硫酸－硫酸铝－水溶液中，分别在40和50 V的氧化电压下，通过两步强烈阳极氧化法制备了孔直径为77和96 nm的PAA膜，在恒定的40 V电压下通过改变电流密度得到PAA膜.实验表明，孔间距不仅依赖于阳极氧化电压，而且也受到电流密度的影响.这意味着强烈阳极氧化法能够通过同时调整阳极氧化电压和电流密度对PAA膜的孔结构进行设计和控制.1.3 两步阳极氧化法两步阳极氧化法是目前制备高度有序的PAA模板最常用的方法.1995年Masuda等[3]首次利用二次氧化的方法制备了孔洞排列高度有序的PAA 膜.将预处理后的铝基底在0.3 mol/L草酸中长时间恒压（40 V）氧化；一次氧化后，将铝基底放入饱和HgCl2溶液中去除氧化层；然后在相同条件下进行二次氧化，得到高度有序的PAA模板.2007年哈尔滨工业大学杨培霞等[14]在不进行高温退火处理的情况下，利用二次氧化法在草酸中得到纳米孔排列高度有序的PAA模板.1.4 模压阳极氧化法Masuda等[15－17]提出一种预先压印技术用来控制PAA模板的孔结构，即模压法.模压法是将排列有序的碳化硅模具放到铝的表面，在室温下使用油印机压印，然后对铝片进行阳极氧化.图2展示了压印前后PAA模板的对照图.图2 采用预先压印技术的PAA膜SEM图像Fig.2 SEM micrographs of surface of anodic porous alumina using pretexturing process2012年吉林大学Wang等[18]使用聚苯乙烯纳米球对铝基底进行预先压印，然后放入0.3 mol/L磷酸溶液中进行阳极氧化，制备出层级结构的纳米孔阵列，如图3所示.本课题组采用二次阳极氧化法制备了规整的多孔阳极氧化铝模板（如图4），该模板能够用于仿壁虎脚生物材料、面阵柔性传感器、柔性染料敏化太阳能电池的染料吸附、多孔半导体材料的制备.图3 PAA层级结构的SEM横截面图Fig.3 SEM image of cross-sectional of PAA with hierarchical structure图4 本课题组制备的PAA膜Fig.4 SEM images of PAA template fabricated in our group2 特殊形状PAA模板的制备方法2.1 孔道呈Y型或树杈形分布的模板2001年，韩国首尔大学Jin[19]等制备了Y型PAA模板，将预处理后的铝基底在0.3 mol/L草酸中恒压（40 V）氧化24 h；去除氧化层后在相同条件下二次氧化，二次氧化时间为20 min，在二次氧化的最后时间，以5 V/步将电压从40 V降到20 V.将模板在磷酸中扩孔，随后进行第三步氧化，得到Y型PAA模板，如图5所示.图5 Y型PAA的横截面SEM图像Fig.5 SEM image of cross-section of PAA template with Y-shape holes2005年纽约州特洛伊伦斯勒理工大学Meng等[5]利用降电压法，通过改变阶跃电压的幅值制备出可控数目分枝的PAA模板，即先用二步阳极氧化法制备出PAA 的主管，然后把氧化电压降低到原来的1，就能得到数目可控的n条枝管PAA模板.图6所示为树杈型PAA制备的碳纳米管截面图.图6 树杈型PAA制备的碳纳米管截面图Fig.6 SEM image of cross-section of CNTs by using PAA template with tree-shape holes2.2 复合孔径结构的PAA模板Lee等[10]使用温和阳极氧化法（MA）和强烈阳极氧化法（HA）相结合，制备出复合孔径阵列结构的PAA.与温和阳极氧化产生的PAA孔相比，强烈阳极氧化所产生的PAA孔直径较小.通过反复进行这两个过程的阳极氧化反应，可以得到一个高度有序的、管径可调节的复合孔径阵列结构PAA，如图7所示.每个阶段的孔洞长度可以通过调节相应步骤的反应时间来控制.但这种阳极氧化方式需要更换电解液，实验操作上比较繁琐，并且只有两种突变的管径.图7 MA/HA交替的PAA截面图Fig.7 SEM image of cross-section of PAA by using MA and HA method alternatelyHo等[20]通过两次更换电解液得到具有复合孔径阵列的3层PAA模板，但孔洞的大小和数目不容易控制，其SEM图如图8所示.图8 三层PAA模板的SEM图像Fig.8 SEM images of PAA with three-tiered 2009年澳大利亚伊恩·华克研究所Losic等[21－22]使用周期性阳极氧化法制备出具有互通式纳米管道的复合纳米结构.即在阳极氧化过程中利用周期性恒压电源控制或恒流电源控制法，不仅可以控制管道的直径，同时可以控制其形貌.这种方法使用缓慢变化的阳极氧化电压或电流，使反应过程在软阳极氧化和硬阳极氧化之间不断变化，最终得到孔道呈周期性分布的PAA模板，如图9所示.图9 孔道周期性分布PAA的SEM图像Fig.9 SEM image of PAA with cyclic pores2.3 孔道方向与铝基底平行的PAA模板常规纳米PAA模板的孔道方向均垂直于铝基体表面，2005年法国巴黎理工大学Cojocaru等[23]通过恒压阳极氧化法，将一层薄铝箔夹在两层绝缘层（SiO2）之间，铝箔被SiO2包覆，只在侧面处与硫酸电解液接触，阳极氧化电场只能沿与铝箔表面平行的方向，最终在低电压（3～5 V）下得到了孔径在3～4 nm、孔道平行于铝箔表面的PAA模板.制备过程如图10所示.图10 孔道平行于铝表面的PAA示意图Fig.10 Schematic diagram of PAA withholes parallel to surface of aluminum2.4 孔道开口呈正方形或三角形的PAA模板众所周知，常规PAA模板纳米孔道的开口呈规则的六边形结构.Masuda等[24－25]提出，纳米孔道的开口形状由压痕点（孔道中心点）即由铝表面的排列图案决定，而压痕点的形状由“Voronoi划分”确定.Masuda等根据“Voronoi划分”改变SiC模具形状，将压痕点排列成正方形和石墨结构图案，制备出孔洞开口呈规则正方形或三角形等特殊形状的PAA膜，如图11所示.图11 孔洞开口呈特殊形状的PAAFig.11 SEM images of PAA with special holes2.5 孔道呈倒圆锥形的PAA模板2007年Masuda研究组[26]先在草酸溶液中阳极氧化，然后在磷酸中扩孔，这两个过程重复交替进行，制备出了高度有序的倒圆锥形孔道PAA模板.2012年中国科学院Li等[27]发现，倒圆锥形孔洞的开口尺寸随总扩孔时间改变，孔洞深度随总阳极氧化时间改变.于是，通过控制扩孔和氧化时间，本文得到了各种形状的倒圆锥形孔洞，如图12所示.图12 各种倒圆锥形孔洞Fig.12 Diverse profiles of taper-nanopores3 PAA的应用PAA膜具有很多优越的性能，如孔结构高度有序、孔径均匀、孔洞形貌可控、比表面积高等.此外，与光刻技术相比，多孔阳极氧化铝模板成本更低、制备工序更加简单，已被广泛地用于制造各种纳米结构材料.3.1 电磁方面Whitney等[2]采用以PAA作为模板的复型技术已经制备出了各种各样的纳米线和纳米管材料，例如Ag、Pt、Sn、C、TiO2、CuS、AgI等 [28－33].使用 PAA 模板制备的有序金属纳米线，可应用于微燃料电池[6]、磁记录介质[2]、电阻器、晶体管和纳米反应器等的制造，制备的导电聚合物纳米结构和碳纳米管[4－5]可用于电学、光学和光电性能.3.2 传感器使用PAA已开发出各种光学生物传感器 [34－35]和电化学生物传感器[36－37]. 光致发光（PL）生物传感器也已应用到氧化铝衬底上.2004年兰州大学Jia等[34]证明了通过引入蛋白质(如胰岛素或人血清白蛋白)，嵌入PAA膜纳米孔内染料（桑色素）的光致发光强度可以大大增强.为了提高葡萄糖生物传感器的分析性能，2003年华东师范大学Xian等[36]将普鲁士蓝（PB）电化学沉积到PAA模板孔内制成纳米电极阵列.PB沉积之前，通过真空蒸镀将一层薄金沉积到PAA膜的另一面.然后使葡萄糖氧化酶成功交联上PB 阵列.得到的PB纳米电极阵列呈现出一个较宽的线性标定范围（5.0 × 10－6～8.0 × 10－3M）和较低的检测范围（1 μM）.3.3 催化剂载体多孔氧化铝另一个重要的应用是作为催化膜[38]使用.由于材料的高比表面积，大量的酶或合成催化剂在高反应速率下可以在阳极氧化铝膜内固化.2006年美国密歇根州立大学的Dotzauer等[38]通过聚电解质层和PAA膜载体内金纳米粒子之间的吸附作用形成催化膜.该膜将4－硝基苯酚（4－NP）催化还原成4－氨基苯酚（4－AP）；在其它可还原的化合物（如氰基、苯乙烯基）存在下，该组制备的催化膜可选择性地催化还原硝基.3.4 分离工作此外，改变PAA的表面化学性质和孔径可以进行一系列精细的分离工作，包括对多价离子[39]、氨基酸[40]、蛋白质[41]和核酸[42]的分离.2006年美国阿拉莫斯国家科学实验室的McCleskey等[39]在纳米氧化铝表面沉积Au层，使得选择性分离膜的孔开口减小为7 nm.使用烷基硫醇对金涂层进一步官能化，三烷基膦氧化物的金属离子载体使得表面疏水.当采用硝酸铀酰和硝酸锂作为进料溶液、醋酸钠作为接收液时，通过磷酸盐或膦氧化物载体的促进输送，100%的金属离子都能够穿过膜.当铀离子和铕离子都存在于进料溶液时，铀离子的选择性高于铕离子，因为前者的离子选择性地绑定到了膦氧化物载体上.同时，膜上其他离子（如 H+、Ca2+、CH3COO－）运输受阻.2003 年日本NEC公司的Sano等[42]采用颗粒排除分离的方法，使用PAA膜作为DNA颗粒离析平台.在这种方法中，具有较小尺寸的DNA生物分子经常被困在孔隙中，因此通过通道时，洗脱速度比大的生物分子慢得多.3.5 生物医学多孔氧化铝基材料已被作为支架用于组织工程[43]，控制细胞进行表面交互作用.最近研究表明，该材料具有相当大的潜力作为药物或基因的转运载体，可控制治疗性分子的释放.2010年澳大利亚伊恩·华克研究所的Kant等[43]以SK－N－SH细胞作为神经元细胞模型，研究了各种PAA膜的孔结构对人神经母细胞瘤生长的影响.这项研究表明，孔结构对神经元细胞的取向和表型有直接影响，开拓了生物工程的可能性.该组在复合孔径和分叉结构表面上发现了最广泛的细胞反应.这种表面提供了最多的细胞附着、频繁的神经元状表型和大量的细胞间交互作用.2011年Aw等[44]探讨了药物纳米载体的洗脱性能，其中PAA作为治疗植入物，聚合物胶束作为模型纳米载体.等离子聚合物层在PAA膜内沉积的厚度不同，孔的直径可控，因此药物释放的速率可控.通过控制等离子体聚合物层沉积，PAA植入物达到良好的零级释放动力学是可能的.3.6 仿生学领域近年来，PAA模板在仿生学纳米材料领域也有着广泛的用途.自从2000年美国斯担福大学Autumn[45]证实壁虎自由行走在光滑表面是借助于范德华力后，许多研究人员尝试用PAA模板制作仿壁虎脚胶带，2003年，Campolo等[46]在孔径为200 nm、高60 μm的PAA模板涂覆聚氨酯溶液，得到了聚氨酯纳米阵列，但未对其粘附性能进行测试.2007年，新加坡南阳理工大学Kustandi等[47]在草酸电解液中使用不同温度得到两种PAA模板，并采用光刻工艺和紫外光压印技术制得层级结构.然后将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶液沉积到层次结构的PAA模板中，得到仿壁虎脚粘附阵列.但是，由于所制备膜上的支柱过于密集造成凝结，最终这些结构的粘附力没有精确地表现出来.2011年，新加坡南阳理工大学Ho等[8]将磷酸和草酸溶液中制备出的双层PAA模板放在一个250 μm厚的聚碳酸酯膜上进行热压纳米压印.得到粘附阵列的宏观粘附力为6.5 N/cm2，与壁虎脚毛的10 N/cm2在一个数量级.2012年，北京航空航天大学Liu等[48]将聚酰亚胺的预聚物旋涂到制备好的PAA 模板上，在平板玻璃基底上得到的聚酰亚胺薄膜对水具有很好的粘附性.本课题组正尝试用PAA模板制备仿壁虎脚粘附材料，并在该材料表面镀上金属镀层，实现自粘附表面生物电干电极，该电极能够应用于健康可穿监控系统当中[49-50].4 结束语从各种PAA模板的制备方法可以看出，无论是一般PAA模板制备，还是特殊形状PAA模板制备，影响PAA孔洞形貌尺寸的最主要因素仍然是阳极氧化的电场强度、氧化温度、电解液种类及浓度等.目前，世人仍未能洞悉PAA纳米孔洞的生长机理，没有一种理论能解释所有实验现象.随着研究的深入，PAA模板的调控和制备技术必然会有更新的突破.新型PAA模板的制备在光学、电学、磁学、仿生学、生物医学等纳米材料科学领域具有广阔的应用前景，对各种功能性纳米材料的开发具有巨大的促进作用.参考文献:【相关文献】[1]KELLER F，HUNTER M S，ROBINSON D L.Structural features of oxide coatings on aluminum[J].Journal of the Electrochemical Society，1953，100（9）:411-419.[2]WHITNEY T M，SEARSON P C，JIANG J S，et al.Fabrication and magnetic properties of arrays of metallic nanowires[J].Science（New 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2019年第17期广东化工第46卷总第403期·65·不同抗菌剂在医用硅橡胶里的抗菌性能研究李菲1，李利娜1，蒋飞远1，翟胜娜1，王国锋2(1．河南驼人医疗器械集团有限公司，河南新乡453400；2．河南省医用高分子材料技术与应用重点实验室，河南新乡453400)Study on Antimicrobial Properties of Different Antimicrobial Agents in MedicalSilicone RubberLi Fei1,Li Li’na1,Jiang Feiyuan1,Zhai Shengna1,Wang Guofeng2(1.Henan Tuoren,Medical Instrument Group Co.,Ltd.,Henan Xinxiang453400；2.Henan Key Laboratory of Medical Polymer Materials Technology and Application,Xinxiang453400,China)Abstract:A ntimicrobial medical silicone rubber was prepared by blending method,and its antimicrobial properties,cytotoxicity and physical properties were studied.The results showed that the two selected antimicrobial agents,the organic antimicrobial agent and silver antimicrobial agent,had antimicrobial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus in medical silicone rubber without potential cytotoxicity and no effect on physical properties.Keywords:medical silicone；antibacterial silicone rubber；bacteriostatic ring test；antimicrobial医用硅橡胶透明度高，抗黄变性好，不易变旧；抗撕裂强度高，且无毒无味，有良好的生理惰性，适合生产的医用产品范围广泛[1]。

阳离子表面活性剂和硅烷偶联剂协同改性纳米凹凸棒土的研究万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据阳离子表面活性剂和硅烷偶联剂协同改性纳米凹凸棒土的研究作者：张国庆，姚超，李为民，李效棠，刘建平，ZHANG Guo-Qing， YAO Chao， LI Wei-min， LI Xiao-tang， LIU Jian-ping作者单位：张国庆,姚超,李为民,ZHANG Guo-Qing,YAO Chao,LI Wei-min(江苏工业学院化工系,江苏,常州,213164)，李效棠,LI Xiao-tang(江苏省凹土工程技术研究中心,江苏,盱眙,211700)，刘建平,LIU Jian-ping(江苏南大紫金科技集团有限公司,江苏,常州,213016)刊名：化工矿物与加工英文刊名：INDUSTRIAL MINERALS AND PROCESSING年，卷(期)：2008，37(10)被引用次数：4次参考文献(13条)1.胡涛.钱运华.金叶玲凹凸棒土的应用研究[期刊论文]-中国矿业2005(10)2.胡涛.郭迎卫.严群改性凹土处理印染废水的研究[期刊论文]-青海环境 2006(02)3.李东明.王兆安.沈继祥凹凸棒土在高颜基比溶剂型涂料中的应用[期刊论文]-中国涂料 2003(06)4.李永文.孙鲲鹏.许健新型改性凹凸棒土负载的Ni-B合金催化剂在甲乙酮氨化中催化性能的研究[期刊论文]-分子催化 2005(05)5.陈浩.王文已.张俊平酸处理凹凸棒粘土对有机-无机复合高吸水性树脂性能的影响[期刊论文]-化工矿物与加工2006(10)6.彭传书凹凸棒石黏土橡胶填料改性研究[期刊论文]-非金属矿1998(01)7.Li hua Wang.Jing Sheng Preparation and properties of polypropylene/org-attapolgite nano-oompoeltes 2005(16)8.朱挣海.郑茂松.孙新友凹凸棒石粘土净化含强致癌物质黄曲霉毒素油脂工艺技术研究[期刊论文]-非金属矿1998(06)9.Alexander-Ncaman.Arieh-Singer Possible use of the Sacalum(Yucatan)palygorskite as drilling muds 2004(1-2)10.王彦华.雷家晰.寰启华烷基铵盐改性坡缕石的结构与表面性质1999(03)11.宋仁峰.杨利营.盛京纳米凹凸棒石的表面修饰与表征[期刊论文]-硅酸盐通报 2003(03)12.杨婕.陈敬中江苏盱眙坡缕石的矿物学特征[期刊论文]-资源调查与环境 2004(03)13.黄健花.刘元法.金青哲加热影响凹凸棒土结构的光谱分析[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2007(02)相似文献(10条)1.学位论文夏建俊含硅表面活性剂的合成及其应用2003该文以D<,4>(八甲基环四硅氧烷),不同的氨基硅烷偶联剂,MM(六甲基二硅氧烷)等为原料,在催化剂(KOH)和促进剂(二甲基亚砜)的作用下,在温和的条件下生成含有氨基的改性聚硅氧烷.利用简便缩合反应将3-氯-2-羟丙基三甲基铵盐酸盐引入改性聚硅氧烷链的侧链,从而形成聚硅氧烷季铵盐表面活性剂,反应条件便利温和,其产率较高.将氯丙基三烷氧基硅烷和烷基二甲基叔胺进行季铵化反应,以异丙醇与DMF(4:6)作为溶剂,合成一系列硅氧烷季铵盐阳离子表面活性剂,其产率为84-86％,与此同时,以3-氯-2-羟基丙基铵盐衍生物和胺丙基三烷氧基硅烷进行缩合反应,生成硅氧烷季铵盐,然后对其进一步进行季铵化反应,从而合成了双子座(Gemini)型季铵盐表面活性剂,合成方法简便,产率较高.此外,以Yb(OTf)<,3>作为催化剂,将三甲基硅氰、醛和二级胺三组分进行"一锅法"反应,合成α-氰基叔胺衍生物,其产物可将其用作合成阳离子表面活性剂的中间体.所合成的硅氧烷季铵盐表面活性剂及聚硅氧烷季铵盐表面活性剂具有较好的杀菌、抗静电、柔软、固色等功能,可以用于日化、轻工、纺织、石油化工、电子、医药、农药等领域.将有机硅季铵盐、含有机硅季铵盐的柔软剂用于棉纤维活性染料染色布样的测定,其耐褪色和沾色牢度,其性能都达到了较好的水平.配制的有机硅季铵盐的柔顺剂的测试,完全符合标准,经试用,含有机硅季铵盐柔软剂其柔软效果和杀菌效果均较好.硅氧烷季铵盐表面活性剂、聚硅氧烷季铵盐表面活性剂用于洗手液、洗发香波、洗衣液、杀菌等方面都具有显著的效果,将其复配成不同的配方达到较好的使用效果配制的有机硅季铵盐的纸张柔顺剂经测试,其柔软性能及体系稳定性均较好.其性能也达到了较好的水平2.学位论文赵丹聚乳酸复合材料的制备、结构表征及其性能研究2009聚乳酸是一种完全降解的环境友好材料，PLA的原料是乳酸，由谷物发酵制得，是一种可再生的资源。

Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合纳米气凝胶材料耐高温性能研究吴佳臻;徐长伟;张忠伦;王明铭【期刊名称】《复合材料科学与工程》【年(卷),期】2024()2【摘要】以正硅酸四乙酯(TEOS)和六水合氯化铝(AlCl_(3)·6H_(2)O)作为混合前驱体,环氧丙烷作为网络诱捕剂,在不添加螯合剂情况下,采用溶胶-凝胶工艺与CO_(2)超临界干燥法制备出了不同摩尔比的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶。

对样品分别进行600℃、800℃、1000℃和1200℃热处理,并利用傅里叶红外光谱分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪、比表面积分析仪、热重差热分析仪等仪器对Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶的微观形貌、结构及热稳定性能进行表征。

结果表明:当AlCl_(3)·6H_(2)O∶TEOS=8∶1时,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶样品在1000℃和1200℃热处理后的导热系数分别为0.0621 W/m·K和0.0803 W/m·K,在1000℃以上热处理后,孔径更加均匀,保留了较好的介孔结构;并且不同的热处理温度延缓了晶型转变,在常温和1200℃条件下,样品比表面积分别为617.14 m^(2)/g和102.9 m^(2)/g,为均匀的介孔结构(孔直径为8~32 nm),孔径低于常温下空气的平均自由程,在1200℃热处理后,样品总失重率为16.3%,具有较好的高温热稳定性。

【总页数】8页(P67-74)【作者】吴佳臻;徐长伟;张忠伦;王明铭【作者单位】沈阳建筑大学;中建材科创新技术研究院(山东)有限公司;中国建筑材料科学研究总院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TB332【相关文献】1.耐高温Al_(2)O_(3)-SiO_(2)纳米气凝胶的制备及性能研究2.耐高温Al_(2)O_(3)气凝胶隔热材料的研究进展3.Al_(2)O_(3)、SiO_(2)质量比对Al_(2)O_(3)SiO_(2)-MgO复合粉体电绝缘性能的影响4.纤维增强Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶隔热复合材料研究进展5.耐高温SiO_(2)气凝胶隔热复合材料的重复使用性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

双亲性二氧化硅纳米粒子的合成及应用＊王鸿飞１，李孝君２，刘　寰２，常柏年２，孙树清３（１　中国人民公安大学刑事科学技术系，北京１０００３８；２　公安部物证鉴定中心，北京１０００３８；３　国家纳米科学中心，北京１００１９０）摘要 采用Ｓｔｏｂｅｒ溶胶－凝胶法制备出二氧化硅纳米颗粒，用十八烷基三氯硅烷（ＯＴＣ）进行表面改性，利用ＳＥＭ、ＦＴ－ＩＲ对改性纳米粒子进行表征，并对玻璃表面新鲜汗垢手印进行显现。

结果表明，合成的双亲性二氧化硅纳米粒子双亲性能良好、形态均一、稳定性较好。

此纳米材料显现手印效果显著，具有选择性强、背景干扰小等特点。

关键词 纳米二氧化硅　溶胶－凝胶法　双亲改性　手印显现Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ａｍｐｈｉｐｈｉｌｉｃ　Ｓｉｌｉｃａ　ＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＷＡＮＧ　Ｈｏｎｇｆｅｉ　１，ＬＩ　Ｘｉａｏｊｕｎ２，ＬＩＵ　Ｈｕａｎ２，ＣＨＡＮＧ　Ｂｏｎｉａｎ２，ＳＵＮ　Ｓｈｕｑｉｎｇ３（１　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｎｓｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｐｅｏｐｌｅ′ｓ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３８；２　Ｅｖｉｄｅｎｃｅ　ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３８；３　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９０）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｉｌｉｃａ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｓｏｌ－ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｏｃｔａｄｅｃｙｌ　ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ（ＯＴＣ）ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ　ｓｕｒｆａｃｅ－ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃａ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ＳＥＭａｎｄ　ＦＴ－ＩＲ．Ｂｙ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　ＯＴＣ，ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　ａｎｄ　ｓｔａｂｌｅ　ｓｉｌｉｃａ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅ　ｇｏｔ．Ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ　ｗａｓ　ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｒｅａｇｅｎｔ　ｆｏｒ　ｌａｔｅｎｔ　ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｎ　ｓｍｏｏｔｈ　ａｎｄ　ｎｏｎ－ｐｏｒｏｕｓ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ　ｗｉｔｈ　ｌｉｔｔｌｅ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ ｓｉｌｉｃａ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｓｏｌ－ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ，ｌｉｐｏｐｈｉｌｉｃ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ　＊基本科研业务费专项资金重点项目（２００９ＪＢ００７）　王鸿飞：男，１９８５年生，硕士研究生，主要从事痕迹检验技术和手印学研究　Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｆｗａｎｇ２０１０１１２６＠１２６．ｃｏｍ０　引言纳米ＳｉＯ２为无定形白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料，也是我国最早实现规模化生产的纳米材料。

利用水热法和添加籽晶制备纳米AlOOH粉体
毛爱霞;卢红霞;李智慧;刘锁兵;孙洪巍;胡行
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2006(25)4
【摘要】以Al(NO3)3·9H2O和氨水为原料,以水为反应介质,采用水热法制备纳米AlOOH粉体。

通过DSC/TG和XRD分析了不同热处理温度下粉体的晶型转变和成分。

利用SEM和粒度仪分析了不同水热温度以及不同籽晶对晶粒形貌的影响。

结果表明,当水热反应温度低于380℃时,所获得的粉体成分均为AlOOH,颗粒均为纳米尺度;水热反应温度的提高有利于获得形貌规则的晶粒;加籽晶比不加籽晶所得粉体的粒径小且分布均匀;加纳米TiO2作籽晶比加纳米αAl2O3作籽晶所得粉体的粒径小。

【总页数】6页(P202-207)
【关键词】水热法;籽晶;纳米AIOOH;微观形貌
【作者】毛爱霞;卢红霞;李智慧;刘锁兵;孙洪巍;胡行
【作者单位】郑州大学材料物理教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ133.1
【相关文献】
1.纳米VO2粉体的水热法制备与热致相变研究 [J], 田占强;丁飞;李祥;程兴旺;
2.自分散型纳米 AIOOH 水热制备纳米α-Al2O3粉体 [J], 廖海达;黄联晓;蒙艳彬;
昊伯麟;张联盟
3.前驱体对纳米AlOOH水热制备过程中团聚的影响 [J], 郝保红;方克明;向兰
4.自分散型纳米AIOOH水热制备纳米α－Al2O3粉体 [J], 廖海达;黄联晓;蒙艳彬;吴伯麟;张联盟
5.水热法纳米β-TCP/HA复合粉体的制备 [J], 徐娟娟;彭周;袁泉;夏风;肖建中
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第38卷第1期2024年1月山东理工大学学报(自然科学版)Journal of Shandong University of Technology(Natural Science Edition)Vol.38No.1Jan.2024收稿日期:20221225第一作者:孙蕾,女,2101817012@;通信作者:李相晔,女,lixiangye@文章编号:1672-6197(2024)01-0068-05海胆状纳米二氧化硅增强水凝胶的制备与性能研究孙蕾1,王少华1,赵增典1,刘秀芳2,李相晔1(1.山东理工大学化学化工学院,山东淄博255049;2.齐鲁医药学院药学院,山东淄博255300)摘要:利用溶胶-凝胶法制备海胆状的二氧化硅纳米颗粒(USN ),并将其作为共价交联中心增强聚丙烯酰胺(PAM )水凝胶㊂利用硅烷偶联剂(3-(异丁烯酰氯)丙基三甲氧基硅烷)对USN 进行表面改性,通过原位引发自由基聚合得到USN 增强的聚丙烯酰胺水凝胶㊂利用傅里叶变换红外光谱(FTIR )㊁动态光散射(DLS )和透射电子显微镜(TEM )对改性前后的USN 进行表征,考察了USN 加入量对水凝胶溶胀性能和压缩性能的影响㊂结果表明:与纯聚丙烯酰胺水凝胶相比,掺杂USN 后,水凝胶溶胀率由约70%降低到约30%,显示出明显的抗溶胀性能;在应变为90%的条件下,水凝胶的最大压缩应力由298.8kPa 增大到566.4kPa ㊂关键词:水凝胶;二氧化硅纳米颗粒;共价增强;溶胀性能;压缩性能中图分类号:TB532.1;TB553文献标志码:APreparation and properties of hydrogels reinforced by urchin-like silica nanoparticlesSUN Lei 1,WANG Shaohua 1,ZHAO Zengdian 1,LIU Xiufang 2,LI Xiangye 1(1.School of Chemistry and Chemical Engineering,Shandong University of Technology,Zibo 255049,China;2.College of Pharmacy,Qilu Medical University,Zibo 255300,China)Abstract :Urchin-like silica nanoparticles (USN)were prepared by the sol-gel method and further used as covalent crosslinkers to reinforce polyacrylamide (PAM)hydrogels.After the USN surface was modi-fied by the silane coupling agent (3-(isobutenyl chloride)propyl trimethoxysilane),the USN-enhanced polyacrylamide hydrogels were obtained by in situ initiated radical copolymerization.The USNs before and after modification were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR),dynamic light scattering (DLS)and transmission electron microscopy (TEM).The effects of USN addition on the swelling and compression properties of hydrogels were investigated.The results show that compared with pure polyacrylamide hydrogels,the swelling ratio of hydrogels decreases from ~70%to ~30%after the addition of USN,exhibiting an obvious anti-swelling ability.The maximum compressive stress of hydrogels increases from 298.8KPa to 566.4KPa at the constant strain of 90%.Keywords :hydrogel;nano-silica;covalent reinforcement;swelling behavior;compression property㊀㊀水凝胶是一种由天然或合成聚合物制成的具有三维网络结构的柔软材料,具有很强的吸水和保水能力[1-2]㊂由于水凝胶的高含水性㊁良好的生物相容性㊁易于调控的网络结构等优异特性,被广泛应用于药物释放[3-5]㊁医用材料[6-8]㊁组织工程[9-11]㊁化妆品材料[12-13]等诸多领域,但是水凝胶在水中易溶㊀胀㊁力学性能较差,这在一定程度上限制了水凝胶的应用㊂目前,水凝胶的增强方法主要有双网络法[14]㊁纳米改性剂物理交联法[15-16]㊁拓扑网络结构法[17]㊁疏水缔合法[18-19]等㊂Wang等[20]通过一步光引发共聚制备了二氨基三嗪-二氨基三嗪(DAT-DAT)氢键增强的功能水凝胶㊂Zhang等[21]通过将季戊四醇交联的聚丙烯酸(PAAc)微凝胶与聚丙烯酰胺(PAM)提高了水凝胶的韧性㊂Kumar等[22]通过共价键诱导形成强离子对,增强了凝胶的机械性能㊂这些增强策略的中心思想都是利用引入的 牺牲键 耗散外界能量,进而提高水凝胶的机械强度[23]㊂本文采用溶胶-凝胶法制备了海胆状二氧化硅纳米颗粒(USN),并在其表面接枝C=C,将表面改性的USN作为共价交联中心与单体丙烯酰胺(AAm)经光引发自由基聚合后制得纳米二氧化硅增强复合水凝胶,考察USN的加入对水凝胶溶胀性能和压缩性能的影响,探究USN的水凝胶增强机理㊂1㊀实验部分1.1㊀实验试剂正硅酸乙酯(98%㊁TEOS),3-(异丁烯酰氯)丙基三甲氧基硅烷(97%㊁KH570),十六烷基三甲基溴化铵(99%㊁CTAB),氨水(25%~28%)和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(99%㊁MBA)均购自上海阿拉丁试剂有限公司;丙烯酰胺(分析纯㊁AM)和硅酸钠镁锂(99%㊁Laponite)购自上海麦克林生化科技有限公司;无水乙醇(分析纯)购自淄博市化学试剂厂有限公司;过硫酸钾(分析纯㊁KPS)购自天津恒兴化学试剂有限公司;三乙胺(分析纯㊁TEA)购自天津市致远化学试剂有限公司;水杨酸钠(分析纯㊁NaSal)购自河北百灵威超精细材料有限公司);实验用水均为超纯水㊂1.2㊀实验方法1.2.1㊀USN的制备与表面改性1)采用改进的溶胶-凝胶法制备USN[24]㊂具体为:在500mL三口烧瓶中加入125mL水㊁1.9g CTAB和0.945g NaSal,升温至78ħ搅拌至完全溶解;加入0.34g TEA,搅拌均匀后逐滴加入20mL TEOS;加热回流6h,冷却至室温,分别用无水乙醇和水离心洗涤数次,45ħ真空干燥,研磨;以2ħ/ min的速率升温至550ħ保温5h,得到白色粉末,记为USN㊂2)利用硅烷偶联剂KH570对USN进行表面改性㊂具体为:取2g上述制备的USN粉末,超声分散在40mL的无水乙醇中;加入6mL KH570和3 mL氨水,加热回流6h㊂待反应结束后,停止加热,冷却至室温,分别用无水乙醇和水离心洗涤数次,45ħ真空干燥,得到白色粉末,记为mUSN㊂3)利用TEM(JEOL JEM-1400,日本)观察USN 和mUSN的形貌,利用DLS(Malvern Instruments Zetasizer Nano ZS型纳米粒度仪,英国)分析USN和mUSN的粒径,利用FTIR(Nicollet5700,美国)分析USN和mUSN的红外吸收光谱㊂1.2.2㊀USN增强水凝胶的制备USN增强水凝胶通过光引发自由基聚合的方法制备如图1所示㊂具体为:称取0.4g AM溶解在水中,依次加入0.02g MBA㊁0.02g KPS和0.2g Laponite,充分搅拌后,得前驱液A㊂称取一定质量的mUSN超声分散在2mL去离子水中,得前驱液B㊂将前驱液B缓慢加入前驱液A中,搅拌均匀后紫外光照射2min,紫外光(365nm)下照射2min即得USN/PAM复合水凝胶㊂将水凝胶冷冻干燥后利用扫描电子显微镜(SEM,Sirion200,荷兰)观察水凝胶的形貌㊂利用FTIR分析水凝胶的网络结构㊂图1㊀海胆状二氧化硅纳米颗粒增强水凝胶的合成示意图1.2.3㊀USN/PAM复合水凝胶的溶胀性能采用称重法考察USN/PAM复合水凝胶的溶胀性能㊂将水凝胶浸泡于足量水中,间隔一定时间取出称重,利用公式(1)计算水凝胶的溶胀率(SR)㊂SR=W t-W0Wˑ100%,(1)式中W0和W t分别为水凝胶在初始时刻和t时刻的质量㊂1.2.4㊀USN/PAM复合水凝胶的压缩性能采用万能实验机(WDW-5T)对USN/PAM复合水凝胶的压缩性能进行测试㊂测试温度为25ħ,传感器载荷为10kN,压缩速率为5mm/min㊂水凝胶试样均为边长5mm的正方形㊂96第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀孙蕾,等:海胆状纳米二氧化硅增强水凝胶的制备与性能研究2㊀结果与讨论2.1㊀USN 的制备与表面改性图2为USN 和mUSN 的红外光谱图㊂与USN 相比,mUSN 的谱图中除了1070.62cm -1处的Si -O特征峰,在1718.67cm -1处出现了KH570中C =O 的伸缩振动峰和1637.05cm -1处的C =C 的伸缩振动峰,说明UNS 成功被KH570修饰,颗粒表面接枝了C =C㊂图2㊀USN 和mUSN 的FTIR 图USN 和mUSN 的形貌可以通过TEM 观察,如图3所示㊂从图中可以看出,USN 和mUSN 均为海胆状的球形颗粒,说明KH570的表面改性不会改变颗粒的形貌;此外,二者均具有良好的单分散性,颗粒之间基本无聚集,粒径分布较均匀㊂相比于USN,经过KH570改性后的mUSN 颗粒粒径没有明显变化,但是在视野中观察到了小尺寸颗粒;同时,根据DLS 结果(图4),mUSN 的平均粒径略小于USN 的平均粒径㊂这可能是由于在USN 的改性过程中,少㊀㊀(a)USN,多个㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)USN,单个㊀㊀(c)mUSN,多个㊀㊀㊀㊀㊀㊀(d)mUSN,单个图3㊀USN 和mUSN 的TEM图图4㊀USN 和mUSN 的分布图量KH570的水解产物缩聚反应,生成了小颗粒,导致体系的平均粒径减小㊂2.2㊀USN /PAM 复合水凝胶的构筑与形貌分析将USN /PAM 复合水凝胶冷冻干燥后,采用溴化钾压片法采集水凝胶的红外吸收光谱,如图5所示㊂3201.29cm -1和3338.46cm -1处分别是酰胺中缔合与游离-NH 2的特征吸收峰,1610.15cm -1处为N -H 的弯曲振动吸收峰,2940.32cm -1和1450.57cm -1处为CH 2的特征吸收峰,1658.26cm -1处为C =O 的伸缩振动峰,同时在1007.15cm -1和1059.29cm -1㊁分别出现了Si -O -Si 对称和非对称伸缩振动峰㊂815.75cm -1处的Si -C 键的伸缩振动峰,说明成功将USN 与聚丙烯酰胺网络通过共价作用复合在一起[25]㊂由水凝胶的SEM 图(图6)可知,水凝胶具有水凝胶内部呈现多孔的网状结构,网络结构致密㊂以上结果证实,成功制备了USN 共价增强的复合水凝胶㊂图5㊀USN /PAM 复合水凝胶的FTIR 图2.3㊀USN /PAM 复合水凝胶的溶胀性能作为高吸水材料,水凝胶极易在水中吸水溶胀,7山东理工大学学报(自然科学版)2024年㊀㊀㊀㊀(a)放大200倍㊀㊀㊀㊀㊀(b)放大1000倍图6㊀不同放大倍数下USN /PAM 复合水凝胶的SEM 图导致水凝胶网络结构与性质的变化,设计制备具有一定抗溶胀性能的水凝胶材料具有重要意义㊂实验中考察了所得USN /PAM 复合水凝胶的溶胀率,加入不同质量的mUSN 时复合水凝胶的溶胀率列于表1㊂由图7可知,空白PAM 水凝胶在水中浸泡7d 后的溶胀率为66%㊂当加入mUSN 后,USN /PAM 复合水凝胶的溶胀率明显降低,并且随着mUSN 加入量的增加,水凝胶溶胀率逐渐降低㊂当所加入mUSN 的质量分数分别为1%㊁2%㊁3%和4%时,水凝胶的溶胀率分别降低为57%㊁53%㊁46%和33%㊂这是由于mUSN 加入水凝胶网络后,在凝胶网络内部形成了丰富的刚性共价交联点,增加了水凝胶的交联密度,抑制三维网络的溶胀,有效提高了水凝胶的抗溶胀性能㊂图7㊀不同mUSN 加入量时USN /PAM 复合水凝胶的溶胀曲线利用公式(2)计算了水凝胶的吸水率:吸水率=溶胀平衡后水凝胶的质量-干凝胶的质量干凝胶的质量ˑ100%㊂(2)㊀㊀由表1可知,当所加入mUSN 的质量分数分别为1%㊁2%㊁3%和4%时,水凝胶的吸水率由纯PAM 水凝胶的245%分别降低为179%㊁143%㊁164%和154%㊂结果表明,经过mUSN 改性后,水凝胶的吸水率有所降低,但是在一定程度上保留了水凝胶高吸水率的特性㊂表1㊀mUSN 含量不同时USN/PAM 复合水凝胶的溶胀与应力-应变值编号mUSN 的质量分数/%溶胀率/%吸水率/%应变/%应力/kPa HG006624590298.8HG115717990394HG225314390566.4HG334616490372.4HG4433154903502.4㊀USN /PAM 复合水凝胶的压缩性能压缩性能是衡量水凝胶力学性能的一个重要指标㊂以90%的压缩应变分别对纯PAM 水凝胶和USN /PAM 复合水凝胶进行压缩性能测试,其应力-应变曲线如图8所示,应变为90%时对应的最大应力值列于表1㊂与纯PAM 水凝胶相比,USN /PAM 复合水凝胶的抗压缩性能明显增强㊂当mUSN 的质量分数为2%时,复合水凝胶的抗压缩性能最强,这是由于mUSN 加入增加了复合水凝胶的交联密度,同时由于mUSN 的疏水特性,使其在凝胶网络中易于自发形成疏水缔合作用,当水凝胶受到外压时,凝胶网络中的疏水缔合体能有效耗散外界能量,提高水凝胶的抗压缩性能㊂当mUSN 的质量分数继续增加到3%和4%时,最大应力值反而降低㊂这可能是由于mUSN 含量较高时,在水凝胶成型过程中,mUSN 之前快速形成大量的疏水缔合体,导致复合水凝胶网络结构的不均匀性,从而降低了水凝胶的抗压缩性能㊂图8㊀不同mUSN 加入量时USN /PAM 复合水凝胶的应力-应变曲线3㊀结论本文采用溶胶-凝胶法制备了利用溶胶-凝胶17第1期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀孙蕾,等:海胆状纳米二氧化硅增强水凝胶的制备与性能研究法制备海胆状的二氧化硅纳米颗粒USN,并利用硅烷偶联剂KH570对其进行表面改性,进一步将其引入水凝胶三维网络中制备了USN/PAM复合水凝胶,得出以下结论:1)所得USN具有典型的球形海胆状形貌,颗粒具有很好的单分散性,粒径分布均匀㊂TEM和DLS 结果显示KH570改性对颗粒的形貌及粒径影响不大㊂FTIR谱图证实经KH570改性后,颗粒表面成功接枝了自由基聚合的反应位点C=C㊂2)将mUSN引入PAM水凝胶网络,成功制备了USN/PAM复合水凝胶,所得复合水凝胶具有明显的抗溶胀性能㊂随着mUSN加入量的增加,水凝胶的抗溶胀性能逐渐增强㊂当mUSN的加入量为4%时,水凝胶的溶胀率由纯PAM水凝胶的约70%降低到约30%㊂3)与纯PAM水凝胶相比,USN/PAM复合水凝胶的抗压缩性能明显增强㊂当mUSN的质量分数为2%时,复合水凝胶的抗压缩性能最强,应变为90%时的最大压缩应力为566.4kPa㊂参考文献:[1]CHOPRA H,SINGH I,RAHMAN H,et al.A comprehensive review on hydrogels[J].Current Drug Delivery,2022,19(6):658 -675.[2]GUAN Y X,MAO Y R,LIAO J G,et al.Preparation and properties of nano silica-based bioactive glass/apatite/sodium alginate composite hydrogel[J].Journal of the Mechanical Behavior of Bio-medical Materials,2022,136:105515.[3]PISTONE A,IANNAZZO D,CELESTI C,et al.Chitosan/pamam/ hydroxyapatite engineered drug release hydrogels with tunable rheo-logical properties[J].Polymers,2020,12(4):754. 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