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新型胶原-腐植酸钠复合水凝胶的研制与分析

复合材料学报 2023年第2期40卷 1050-1059页

作者：田振华何静瑄王颖陕西科技大学轻工科学与工程学院西安710021 陕西科技大学轻化工程国家级实验教学示范中心西安710021

水凝胶具有弹性高、含水量高,冷效应、保湿性强、形状多变等优点,是医用敷料的主要材料之一。将具有优良生物相容性、促细胞增殖功能的胶原(COL)与具有止血、消炎等作用的腐植酸钠(NaHA)按不同比例(COL∶NaHA)共混并采用自组装方式制备... 详细信息

水凝胶具有弹性高、含水量高,冷效应、保湿性强、形状多变等优点,是医用敷料的主要材料之一。将具有优良生物相容性、促细胞增殖功能的胶原(COL)与具有止血、消炎等作用的腐植酸钠(NaHA)按不同比例(COL∶NaHA)共混并采用自组装方式制备了一种新型胶原-腐植酸钠复合水凝胶,并考察两者间的相互作用及复合水凝胶的结构与性能,以期应用于医用敷料行业。NaHA不改变胶原的三股螺旋结构且两者之间存在氢键与静电作用。当COL∶NaHA≥4∶6时,两者间的静电结合被NaCl所屏蔽,因此体系相容性较好;然而继续增加NaHA会引起聚沉现象。当COL∶NaHA=4∶6时,两者结合率最高,达到93.2%且相容性较好,复合水凝胶的纤维具有明显的D-周期且各方面性能最佳。NaHA的释放较缓慢,24 h后仍有约80%保留在水凝胶中;热稳定性较纯胶原提升了34.9℃;储能模量和损耗模量分别为31.89 Pa和3.99 Pa。此外,随着NaHA的加入,冻干复合水凝胶的孔径缩小、孔隙分布更加均匀;复合膜的亲水性明显提升。

关键词：胶原腐植酸钠复合水凝胶微观结构结合率缓释性热稳定性

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基于Fe配位键自修复聚氨酯的制备与性能

精细化工 2024年

作者：任龙芳张晨余思杰强涛涛陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心

为了提高聚氨酯(PU)胶膜的力学性能与自修复能力，以2，6-二氨基吡啶(DAP)为扩链剂合成了PU样品(PU-DAP)，其通过与Fe3+配位交联，制备了一系列自修复聚氨酯(PU-DAP/Fe3+)胶膜。采用FTIR、XPS、TGA、DSC对PU-DAP/Fe3+进行了表征，评价了... 详细信息

为了提高聚氨酯(PU)胶膜的力学性能与自修复能力，以2，6-二氨基吡啶(DAP)为扩链剂合成了PU样品(PU-DAP)，其通过与Fe3+配位交联，制备了一系列自修复聚氨酯(PU-DAP/Fe3+)胶膜。采用FTIR、XPS、TGA、DSC对PU-DAP/Fe3+进行了表征，评价了PU-DAP/Fe3+的自修复性能(力学性能、自愈合效率)，通过偏光显微镜(POM)、AFM对其自修复情况与相分离程度进行了观察。结果表明，Fe3+能与DAP和酰胺基团上的氮和氧配位，形成的配位交联结构有效地提高了PU-DAP/Fe3+的热稳定性。当n(DAP)∶n(Fe3+)=2∶1时，制备的PU-DAP/Fe3+2∶1胶膜的机械性能与自修复性能最佳，其热分解温度比PU-DAP提高了17.15 ℃，拉伸强度与自愈合效率分别为5.16 MPa和93.2%，室温修复36 h划痕几乎完全消失。原因在于：PU-DAP体系中引入的强弱金属配位键及分子链间的氢键在室温下可以动态断裂与重组，从而形成新的网络结构；此外，较低的玻璃化转变温度(–48.3 ℃)确保了分子链在较低温度下的柔性运动，促使了断开的金属配位键又重新缔合而恢复到接近原始状态。

关键词：聚氨酯自修复能力金属配位力学性能功能材料

单宁酸-纳米协同改性胶原纤维多孔材料的制备及其油水分离性能

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化工进展 2023年

作者：石佳博张宇轩陈雪峰谭蕉君陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心

以胶原纤维为代表的生物质基多孔材料因其具有可再生、储量丰富等特点且保留胶原纤维独特的多尺度孔隙结构以及具有优异的分离能力、可重复使用和可生物降解等优势，近年在含油废水处理等领域备受关注。针对胶原纤维多孔材料存在着油水... 详细信息

以胶原纤维为代表的生物质基多孔材料因其具有可再生、储量丰富等特点且保留胶原纤维独特的多尺度孔隙结构以及具有优异的分离能力、可重复使用和可生物降解等优势，近年在含油废水处理等领域备受关注。针对胶原纤维多孔材料存在着油水分离效率低等问题，利用单宁酸与金属离子（铝和锆）掺杂锂藻土纳米片的协同交联体系来改性胶原纤维，制备了一种具有油水分离性能的胶原纤维基多孔材料。结果表明：该协同交联体系可提高胶原纤维多孔材料的自支撑性、成型性和多孔性，同时未改变胶原的三股螺旋构象并可起到稳定胶原微结构的作用；协同交联改性后胶原纤维多孔材料的收缩温度提升至90℃以上，接触角提升至98°以上，油水分离效率提升至68%以上，表明其热稳定性、疏水性以及油水分离性能均得以改善。

关键词：生物质胶原纤维多孔材料协同交联油水分离纳米材料

雪花状CuS/缺陷型UiO-66 p-n异质结用于光催化还原Cr(VI)

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精细化工 2022年

作者：王少婷强涛涛尉梦笛任龙芳轻化工程国家级实验教学示范中心陕西科技大学轻工科学与工程学院

为了解决金属-有机骨架材料UiO-66可见光响应差、电子-空穴复合快的问题，以雪花状CuS为基材，对UiO-66进行缺陷调控，采用溶剂热法制得CuS/缺陷型UiO-66 p-n异质结型复合光催化剂。以KCrO溶液为目标污染物，分析其对Cr(VI)的光催化还...

为了解决金属-有机骨架材料UiO-66可见光响应差、电子-空穴复合快的问题，以雪花状CuS为基材，对UiO-66进行缺陷调控，采用溶剂热法制得CuS/缺陷型UiO-66 p-n异质结型复合光催化剂。以KCrO溶液为目标污染物，分析其对Cr(VI)的光催化还原能力。SEM、XRD和XPS结果证明，缺陷型UiO-66在CuS上均匀生长。CuS与缺陷型UiO-66形成了紧密的p-n异质结，提高了材料对可见光的利用率，促进了光生-电子空穴对的有效分离。在可见光照射下，20 mg 28% CuS/缺陷型UiO-66复合光催化剂(28%为缺陷型UiO-66的负载量，以生成的CuS质量计)对50 mL质量浓度为20 mg/L的KCrO溶液的还原率高达98.92%，且循环5次后Cr(VI)的还原率仍可达96.27%。结果表明，缺陷调控和构建异质结的协同作用不仅有效解决了缺陷型UiO-66纳米催化剂易团聚的问题，也提高了UiO-66的光催化还原性能。

关键词：

UiO-66-NH/MoS@PUF的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附

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精细化工 2022年

作者：任龙芳高晓东张馨月强涛涛陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心

为了解决金属-有机骨架材料UiO-66-NH在水中难以回收的问题，同时进一步提高其对Cr(Ⅵ)的吸附效率，通过掺杂MoS，制备了UiO-66-NH/MoS；然后，通过原位生长法将UiO-66-NH/MoS均匀生长在聚氨酯泡沫(PUF)上，制备出复合材料UiO-66-NH/MoS...

为了解决金属-有机骨架材料UiO-66-NH在水中难以回收的问题，同时进一步提高其对Cr(Ⅵ)的吸附效率，通过掺杂MoS，制备了UiO-66-NH/MoS；然后，通过原位生长法将UiO-66-NH/MoS均匀生长在聚氨酯泡沫(PUF)上，制备出复合材料UiO-66-NH/MoS@PUF，将其用于对Cr(Ⅵ)的吸附。采用XRD、SEM、TEM、TGA和BET对UIO-66-NH/MoS@PUF进行了表征。结果表明，UiO-66-NH/MoS均匀生长在PUF表面上，且负载率高达28%。当pH=4时，Cr(Ⅵ)去除率可达89%，经5次循环吸附后，复合材料对Cr(Ⅵ)的去除率仍保持在83%，表明UiO-66-NH/MoS@PUF具有良好的循环利用性。测定了吸附Cr(Ⅵ)之后溶液中的Zr(Ⅳ)的质量浓度为0.0785 mg/L，说明吸附过程中UiO-66-NH/MoS@PUF具有出色的化学稳定性。准二级动力学模型和Langmuir模型可以较好地描述UiO-66-NH/MoS@PUF对Cr(Ⅵ)的化学吸附过程。

关键词：

PDMS/ZrO/SiO超疏水辐射制冷薄膜的制备及性能

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精细化工 2022年

作者：范婷婷薛朝华陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心

被动日间辐射制冷(PDRC)技术由于不需要外部能源、绿色清洁无污染而受到广泛关注。该文通过将聚二甲基硅氧烷(PDMS)和二氧化锆(ZrO)颗粒进行复合形成分散液，将其浇铸成膜后得到PDMS/ZrO辐射制冷薄膜材料，然后通过喷涂PDMS/SiO分散液...

被动日间辐射制冷(PDRC)技术由于不需要外部能源、绿色清洁无污染而受到广泛关注。该文通过将聚二甲基硅氧烷(PDMS)和二氧化锆(ZrO)颗粒进行复合形成分散液，将其浇铸成膜后得到PDMS/ZrO辐射制冷薄膜材料，然后通过喷涂PDMS/SiO分散液对其进行疏水化处理制备了一种超疏水辐射制冷薄膜材料。通过优化ZrO粒径和喷涂液中SiO用量，薄膜表面接触角可达156.6° ± 2°，滚动角为0.3° ± 0.1°，呈现优异的自清洁性能。其太阳光反射率高达95.3%，红外发射率大于90%。在太阳光直射下，薄膜可实现平均9.99 ℃的降温效果。薄膜的自清洁性能使其表面不受泥土污染从而具有稳定持久的辐射降温功能。除此之外，薄膜具有优异的机械性能、耐摩擦性能以及耐酸/碱溶液和紫外光照稳定性。

关键词：

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芳纶纳米纤维的制备及应用研究进展

材料导报 2020年第5期34卷 5158-5166页

作者：张美云罗晶晶杨斌刘国栋宋顺喜陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心

随着纳米科学与技术的进步,诸多纳米材料如纳米纤维素、碳纳米管、石墨烯纳米片和金属纳米线等逐渐进入人们的视野。基于特殊的纳米效应,纳米材料表现出常规宏观材料所不具有的物理或化学特性,在各个科学领域得到了飞速的发展。其中,以... 详细信息

随着纳米科学与技术的进步,诸多纳米材料如纳米纤维素、碳纳米管、石墨烯纳米片和金属纳米线等逐渐进入人们的视野。基于特殊的纳米效应,纳米材料表现出常规宏观材料所不具有的物理或化学特性,在各个科学领域得到了飞速的发展。其中,以高性能纳米构筑基元如芳纶纳米纤维为主体的纳米材料是当下研究的热点之一。然而,芳纶纤维本身具有的高强高模、耐高温、高结晶度和耐腐蚀等特性为实现其纳米化制备带来了很大的困难。因此,寻找一种简易、快捷、有效的芳纶纳米纤维制备技术对实现芳纶纳米纤维功能化、高性能化及各科学领域交叉的多元化利用非常关键。目前,可用于制备芳纶纳米纤维的技术较少。根据不同的路径,分为自上而下和自下而上两种策略。其中,自上而下策略主要包括静电纺丝、旋转喷射纺丝、碱协同机械磨解和碱溶法四种;自下而上策略主要是指聚合分散法。其中,碱溶法不仅实现了芳纶纤维高效可控的纳米化制备,还较为完整地保留了芳纶纤维在结构与性能方面的优异性,成为当下应用最为广泛的芳纶纳米纤维制备技术。芳纶纳米纤维具备芳纶纤维优异的本体性能和高性能聚合物纳米纤维纳米效应的双重优势,成为一种新颖的纳米构筑基元,可有效解决芳纶纤维化学惰性高、反应活性低和界面复合效果不理想的难题,在复合增强、电池隔膜、吸附过滤、电气绝缘、柔性电极等领域具有广泛的应用前景。然而,芳纶纳米纤维的制备与应用也存在一定的问题:首先制备技术存在制备周期长、能耗高、纤维粗大和成膜强度低等问题;芳纶纳米纤维的应用研究依然处于实验室研究阶段,要实现真正的规模化、功能化与高性能化利用还有很长的路要走。本文重点阐述了芳纶纳米纤维的研究进展,分别对现阶段芳纶纳米纤维的制备技术进行了介绍,分析了近年来芳纶纳米纤维在各科学领域的应用现状,提出其发展所面临的主要问题并进行了展望,以期为实现芳纶纳米纤维的低能高效制备以及高值化利用提供参考。

关键词：芳纶纤维芳纶纳米纤维(ANFs) 高效制备纳米复合材料电子能源器件

水性醇酸树脂/中空TiO2微球复合涂层的性能

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材料导报 2021年第18期35卷 18200-18204+18221页

作者：鲍艳丁颖唐培康巧玲陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心(陕西科技大学)

以豆油酸、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和偏苯三酸酐为原料制备水性醇酸树脂,通过物理共混法将中空TiO2微球引入水性醇酸树脂中,研究中空TiO2微球粒径对水性醇酸树脂涂层水接触角、耐盐水性、电化学性能、附着力及铅笔硬度的影响。结果... 详细信息

以豆油酸、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐和偏苯三酸酐为原料制备水性醇酸树脂,通过物理共混法将中空TiO2微球引入水性醇酸树脂中,研究中空TiO2微球粒径对水性醇酸树脂涂层水接触角、耐盐水性、电化学性能、附着力及铅笔硬度的影响。结果表明:中空TiO2微球粒径对水性醇酸树脂涂层的性能具有重要影响。当中空TiO2微球粒径为200 nm时,所制备的水性醇酸树脂/中空TiO2微球复合涂层的水接触角为106°,耐盐水性能达120 h以上,电化学阻抗较纯水性醇酸树脂涂层提高近两个数量级,具有优异的防腐性能,且复合涂层附着力为0级,铅笔硬度可达5H。

关键词：水性醇酸树脂中空TiO2微球电化学性能耐盐水性能

W-VO@聚多巴胺改性聚氨酯固-固相变材料及其调温织物

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精细化工 2023年

作者：周建华李昕悦刘庚陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心(陕西科技大学)

采用原位聚合法，以聚乙二醇(PEG)为相变软段，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段，聚多巴胺包覆的钨掺杂二氧化钒(W-VO2@PDA)为填料，制备了钨掺杂二氧化钒@聚多巴胺改性聚氨酯固-固相变材料(W-VO2@PDA/PUPCM)。考察了PEG相对分子质量(... 详细信息

采用原位聚合法，以聚乙二醇(PEG)为相变软段，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段，聚多巴胺包覆的钨掺杂二氧化钒(W-VO2@PDA)为填料，制备了钨掺杂二氧化钒@聚多巴胺改性聚氨酯固-固相变材料(W-VO2@PDA/PUPCM)。考察了PEG相对分子质量(简称分子量)对W-VO2@PDA/PUPCM乳液稳定性和整理织物调温性的影响。通过FTIR、TEM、POM、XRD、DSC和TGA对材料的化学结构、结晶性能、相变性能和热稳定性进行测试和表征。结果表明，PEG分子量对W-VO2@PDA/PUPCM的储热性能和相变性能有很大的影响，当PEG分子量为8000时，W-VO2@PDA/PUPCM具有良好的形状稳定性和热稳定性，熔融温度和相变焓最高分别为51.52 ℃和144.82 J/g，经W-VO2@PDA/PUPCM整理后的织物和未经整理的织物相比升温和降温最大温差分别为7.8和5.3 ℃。

关键词：固-固相变材料聚氨酯钨掺杂二氧化钒相变调温织物功能材料