CN115073774A - 一种芳纶增强pva水凝胶的制备方法及其应用 - Google Patents

一种芳纶增强pva水凝胶的制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115073774A
CN115073774A CN202110271811.5A CN202110271811A CN115073774A CN 115073774 A CN115073774 A CN 115073774A CN 202110271811 A CN202110271811 A CN 202110271811A CN 115073774 A CN115073774 A CN 115073774A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pva
aramid
anf
hydrogel
fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110271811.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115073774B (zh
Inventor
胡继文
王晓
黄振祝
林树东
涂园园
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guoke Guanghua Fine Chemical Incubator Nanxiong Co ltd
Guoke Guanghua Nanxiong New Materials Research Institute Co ltd
Shaoguan Institute Of New Materials
Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS
Original Assignee
Guangzhou Chemical Institute Shaoguan Technology Innovation And Breeding Center Chinese Academy Of Sciences
Guoke Guanghua Nanxiong New Materials Research Institute Co ltd
Nanxiong Cas Incubator Operation Co ltd
Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Chemical Institute Shaoguan Technology Innovation And Breeding Center Chinese Academy Of Sciences, Guoke Guanghua Nanxiong New Materials Research Institute Co ltd, Nanxiong Cas Incubator Operation Co ltd, Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS filed Critical Guangzhou Chemical Institute Shaoguan Technology Innovation And Breeding Center Chinese Academy Of Sciences
Priority to CN202110271811.5A priority Critical patent/CN115073774B/zh
Publication of CN115073774A publication Critical patent/CN115073774A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115073774B publication Critical patent/CN115073774B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/507—Polyesters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2329/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2329/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2329/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2477/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2477/10—Polyamides derived from aromatically bound amino and carboxyl groups of amino carboxylic acids or of polyamines and polycarboxylic acids
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M2101/34—Polyamides
    • D06M2101/36—Aromatic polyamides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法及其应用。该方法通过将Kevlar纤维通过去质子化和质子化反应得到芳纶纳米纤维(ANF)，然后在芳纶纳米纤维表面通过原为聚合包覆单宁酸(TA)、然后将包覆有单宁酸的纳米芳纶纤维(TA@ANF)分散到PVA水溶液中，再通过冻融法制备得到芳纶增强的PVA水凝胶(PVA‑TA@ANF)，然后将其加入到银氨溶液中，表面吸附银颗粒得到抗菌水凝胶。本发明通过添加芳纶纳米纤维来增强其力学性能，同时本发明引入单宁酸，用其包覆芳纶纳米纤维，使芳纶纤维能在水凝胶中均匀分散，且增强的芳纶纤维与水凝胶之间的作用力。

Description

一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于纳米材料增强水凝胶的复合材料技术领域，具体涉及一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法及其应用。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)水凝胶作为水凝胶的一种，具有与人体组织相容性好、含水率高、不降解、化学稳定性好、含水率高、成型加工方便等优点而得到广泛应用。然而，由于凝胶网络不均匀，缺乏有效的能量耗散机制，传统的单一网络凝胶通常是软而脆的，这极大地限制了水凝胶的应用。近年来，已经提出了几种方法来满足这一要求，包括在水凝胶网络中添加纳米填料，通过断裂可逆的牺牲键来有效分散能量，这些纳米填料通过与周围聚合物相互作用来调节界面相互作用，从而改善水凝胶的力学性能和刺激相容性。
对位芳纶纤维(PPTA)最突出的特点是高强度和高模量，其强度是钢的3倍；聚酰胺纤维的10倍以上。对位芳纶纤维的稳定性能很好，在150℃下收缩率为零。在高温下仍能保持较高的强度，如在260℃下，仍能保持原强度的65％。并且与无机填料相比，由于纳米芳纶纤维(ANF)其纳米效应，使其与邻近的粒子和聚合物具有更好的相容性，这有助于提高力学性能。
根据目前的文章和专利报告，并未发现有芳纶纤维增强PVA水凝胶的工作。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明提供了一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法。
本发明还提供了上述制备的芳纶增强PVA水凝胶在制备传感器的应用。
我们通过将纳米芳纶纤维表面通过原位聚合法包覆单宁酸后，用于增强PVA水凝胶，同时借助单宁酸的对金属离子的吸附和还原作用，制备了具有抗菌性较好的芳纶增强的PVA水凝胶皮肤微动作传感器。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)对Kevlar纤维进行前处理；将碱和催化剂加入到有机溶剂中，加热搅拌，得到透明液体，冷却至常温后，将处理后的Kevlar纤维加入到该混合液中，常温下通入氮气除氧，搅拌一定时间得到暗红色的芳纶纳米纤维溶液；
(2)在搅拌下向步骤(1)获得的芳纶纳米纤维溶液中加水析出，然后用水清洗至中性，将得到的芳纶纳米纤维分散在水中得到ANF分散液；用Tris缓冲液调节pH后，加入单宁酸(TA)，原位聚合反应一定时间，反应完后离心清洗，得到TA包覆的ANF，即TA@ANF；
(3)将步骤(2)中制备的TA@ANF分散到水中配制成TA@ANF分散体，加入一定量的PVA，加热溶解后，静置脱泡，倒入模具中，迅速冷却到零下二十度，放置一段时间后，取出置于室温下解冻一段时间，循环冷冻-解冻几次后得到PVA-TA@ANF水凝胶；
(4)将步骤(3)中制备的PVA-TA@ANF水凝胶，加入到银氨溶液中，借助TA具有吸附金属离子及还原作用，在其表面吸附纳米银颗粒，浸泡一段时间后取出，用大量的水清洗，得到PVA-TA@ANF-Ag水凝胶即所述芳纶增强PVA水凝胶。
步骤(1)中芳纶纤维的前处理方法，芳纶纤维的前处理为：将Kevlar纤维剪成1-2cm的短切纤维，用丙酮和水分别抽提12h后，40-70℃真空烘箱中，干燥12-48h。
步骤(1)中，所述有机溶剂为二甲基亚砜，碱为氢氧化钾、氢氧化钠、叔丁醇钾中的至少一种，催化剂为水、甲醇、乙醇或丙醇，碱和催化剂的用量均为Kevlar纤维中酰胺键的2～6倍。
步骤(1)中所述加热搅拌的温度为50～70℃，时间为3～6h。
步骤(1)中氮气除氧后，搅拌12～48小时，直至体系呈暗红色稳定溶液。
步骤(2)中所述的芳纶纤维的析出中，水的加入量与溶解芳纶纤维用的有机溶剂的体积相同，加入方式为逐滴滴加，滴加完后，继续搅拌12～24h，得到均一的胶体状分散体。
步骤(2)中，所得到的ANF分散液中含芳纶纳米纤维的量为0.05～0.3wt％，Tris缓冲液调节ANF分散液的pH值至8.5，加入TA的量与芳纶纳米纤维的质量比为1：1～4：1，原位聚合反应时间为8～24h，离心清洗转速为4000～15000r/min。
步骤(3)中，TA@ANF分散体的浓度为0.01～0.1g/100ml，PVA为PVA-1788、PVA-1799、PVA-2099以及PVA-2488中的一种，PVA的加入量占总体系(TA@ANF分散体与PVA总质量)质量分数的10～20wt％。
步骤(3)中，所述加热溶解的温度为85～95℃，溶解的时间为4～6h，所述静置脱泡的时间为0.5～3h。
步骤(3)中，在-20℃下的冷冻时间为12～22h，室温下的解冻时间为2～12h，冻融循环次数为1～7次。
步骤(4)中，银氨溶液的配制步骤：将2.5g硝酸银，溶解到500ml水中，搅拌溶解后，在搅拌下向其中逐滴滴加5.0wt％的氨水，直至整个体系变得无色透明，得到二胺银，即银氨溶液。
步骤(4)中，PVA-TA@ANF水凝胶在银氨溶液中的浸泡时间为6～24h。
上述制备的芳纶增强PVA水凝胶在制备传感器的应用，将PVA-TA@ANF-Ag水凝胶用导线与LCR相连，即可制备得到芳纶增强PVA水凝胶传感器(PVA-TA@ANF-Ag水凝胶传感器)。
与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：
PVA水凝胶传感器具有力学性能较差的缺点，本发明通过添加芳纶纳米纤维来增强其力学性能，同时本发明引入单宁酸，用其包覆芳纶纳米纤维，使芳纶纤维能在水凝胶中均匀分散，且增强的芳纶纤维与水凝胶之间的作用力，得到了拉伸及压缩性能均较好的水凝胶传感器材料。
附图说明
图1为实施例1制得的PVA-TA@ANF-Ag水凝胶传感器感应微小动作。
图2为PVA水凝胶(A)和实施例1制备的PVA-TA@ANF-Ag水凝胶(B)横截面的扫描图。
图3为实施例1-3制得的PVA-TA@ANF-Ag水凝胶与PVA水凝胶拉伸性能对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。本发明涉及的原料均可从市场上直接购买。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例1
(1)将Kevlar-49纤维剪成1-2cm的短切纤维，用丙酮和蒸馏水依次抽提12h，在60℃的真空烘箱中烘24小时，获得Kevlar短切纤维备用。
称取0.2152g甲醇、0.2488g叔丁醇钾加入到盛有100ml二甲基亚砜的250ml圆底烧瓶中，50℃下磁力搅拌4h，得到透明液体，冷却至常温。称取0.2000gKevlar短切纤维，加入到上述溶液中，通入氮气除氧半小时，常温下磁力搅拌12h，得到均匀稳定的暗红色芳纶纳米纤维溶液。
(2)在不断搅拌下，向步骤(1)中的暗红色芳纶纳米纤维溶液中逐滴滴加100ml蒸馏水，继续搅拌12h，借助真空抽滤用大量蒸馏水清洗至中性，将得到的芳纶纳米纤维分散到99.8000g蒸馏水中，得到0.2wt％的ANF分散液。
用三羟甲基氨基甲烷缓冲液溶液(1M)调节ANF分散液，至pH为8.5后，向其中加入0.1gTA，继续搅拌12h进行原位聚合反应，反应完后用蒸馏水在转速为10000r/min下，离心清洗三次，得到TA@ANF，向其中加蒸馏水，将其配制成0.1g/100ml的分散体。
(3)先将10ml TA@ANF分散体(TA@ANF化合物0.1g/100ml)和8.8235gPVA-1799分散在40ml蒸馏水中，连续搅拌5min。然后将体系加热到95℃，继续搅拌5h，确保PVA完全溶解，静置脱泡2h。然后在-20℃快速冷冻12h，室温解冻12h，循环三次后得到PVA-TA@ANF水凝胶。
(4)将2.5g硝酸银，溶解到500ml蒸馏水中，磁力搅拌溶解后，在搅拌下向其中逐滴滴加5.0wt％的氨水，直至整个体系变清，即银氨溶液。
将步骤(3)中制备的水凝胶放入银氨溶液中浸泡12h，然后取出，用大量蒸馏水清洗得到芳纶增强PVA水凝胶，用导线与LCR连接，即可得到具有抗菌性的芳纶增强的PVA水凝胶传感器。
将所得芳纶增强PVA水凝胶制成半径为5毫米的圆盘，每面暴露在紫外光下60分钟。将培养液浓度均为105CFU/mL的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分散到琼脂培养基上，然后将样品盘置于琼脂板表面，37℃孵育24h，得到的抑制晕的直径分别为2.15mm和3.28mm。
参照上述步骤，除了不添加TA@ANF制备PVA水凝胶进行对比。
实施例2
(1)将Kevlar-49纤维剪成1-2cm的短切纤维，用丙酮和蒸馏水依次抽提12h，在60℃的真空烘箱中烘24小时，获得Kevlar短切纤维备用。
称取0.2152g甲醇、0.2488g叔丁醇钾加入到盛有100ml二甲基亚砜的250ml圆底烧瓶中，50℃下磁力搅拌4h，得到透明液体，冷却至常温。称取0.2000gKevlar短切纤维，加入到上述溶液中，通入氮气除氧半小时，常温下磁力搅拌12h，得到均匀稳定的暗红色芳纶纳米纤维溶液。
(2)在不断搅拌下，向步骤(1)中的暗红色芳纶纳米纤维溶液中逐滴滴加100ml蒸馏水，继续搅拌12h，借助真空抽滤用大量蒸馏水清洗至中性，将得到的芳纶纳米纤维分散到99.8000g蒸馏水中，得到0.2wt％的ANF分散液。
用三羟甲基氨基甲烷缓冲液溶液(1M)调节ANF分散液，至pH为8.5后，向其中加入0.2gTA，继续搅拌12h进行原位聚合反应，反应完后用蒸馏水在转速为10000r/min下，离心清洗三次，得到TA@ANF，向其中加蒸馏水，将其配制成0.1g/100ml的分散体。
(3)先将20ml TA@ANF分散体(TA@ANF化合物0.1g/100ml)和8.8235gPVA-1799分散在30ml蒸馏水中，连续搅拌5min。然后将体系加热到95℃，继续搅拌5h，确保PVA完全溶解，静置脱泡2h。然后在-20℃快速冷冻22h，室温解冻2h，循环三次后得到PVA-TA@ANF水凝胶。
(4)将2.5g硝酸银，溶解到500ml蒸馏水中，磁力搅拌溶解后，在搅拌下向其中逐滴滴加5.0wt％的氨水，直至整个体系变清，得到二胺银，即银氨溶液。
将步骤(3)中制备的水凝胶放入银氨溶液中浸泡6h，然后取出，用大量蒸馏水清洗得到芳纶增强PVA水凝胶，用导线与LCR连接，即可得到具有抗菌性的芳纶增强的PVA水凝胶传感器。
将所得芳纶增强PVA水凝胶制成半径为5毫米的圆盘，每面暴露在紫外光下60分钟。将培养液浓度均为105CFU/mL的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分散到琼脂培养基上，然后将样品盘置于琼脂板表面，37℃孵育24h，得到的抑制晕的直径分别为6.97mm和7.14mm。
实施例3
(1)将Kevlar-49纤维剪成1-2cm的短切纤维，用丙酮和蒸馏水依次抽提12h，在60℃的真空烘箱中烘24小时，获得Kevlar短切纤维备用。
称取0.2152g甲醇、0.2488g叔丁醇钾加入到盛有100ml二甲基亚砜的250ml圆底烧瓶中，50℃下磁力搅拌4h，得到透明液体，冷却至常温。称取0.2000gKevlar短切纤维，加入到上述溶液中，通入氮气除氧半小时，常温下磁力搅拌12h，得到均匀稳定的暗红色芳纶纳米纤维溶液。
(2)在不断搅拌下，向步骤(1)中的暗红色芳纶纳米纤维溶液中逐滴滴加100ml蒸馏水，继续搅拌12h，借助真空抽滤用大量蒸馏水清洗至中性，将得到的芳纶纳米纤维分散到99.8000g蒸馏水中，得到0.2wt％的ANF分散液。
用三羟甲基氨基甲烷缓冲液溶液(1M)调节ANF分散液，至pH为8.5后，向其中加入0.4g TA，继续搅拌12h进行原位聚合反应，反应完后用蒸馏水在转速为10000r/min下，离心清洗三次，得到TA@ANF，向其中加蒸馏水，将其配制成0.1g/100ml的分散体。
(3)先将10ml TA@ANF(TA@ANF化合物0.1g/100ml)和7.5g PVA-1799分散在40ml蒸馏水中，连续搅拌5min。然后将体系加热到95℃，继续搅拌5h，确保PVA完全溶解，静置脱泡2h。然后在-20℃快速冷冻20h，室温解冻4h，循环三次后得到PVA-TA@ANF水凝胶。
(4)将2.5g硝酸银，溶解到500ml蒸馏水中，磁力搅拌溶解后，在搅拌下向其中逐滴滴加5.0wt％的氨水，直至整个体系变清，得到二胺银，即银氨溶液。
将步骤(3)中制备的水凝胶放入银氨溶液中浸泡12h，然后取出，用大量蒸馏水清洗得到芳纶增强PVA水凝胶，用导线与LCR连接，即可得到具有抗菌性的芳纶增强的PVA水凝胶传感器。
将所得芳纶增强PVA水凝胶制成半径为5毫米的圆盘，每面暴露在紫外光下60分钟。将培养液浓度均为105CFU/mL的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分散到琼脂培养基上，然后将样品盘置于琼脂板表面，37℃孵育24h，得到的抑制晕的直径分别为2.11mm和3.32mm。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)对Kevlar纤维进行前处理；将碱和催化剂加入到有机溶剂中，加热搅拌，得到透明液体，冷却至常温后，将处理后的Kevlar纤维加入到该混合液中，常温下通入氮气除氧，搅拌一定时间得到暗红色的芳纶纳米纤维溶液；
(2)在搅拌下向步骤(1)获得的芳纶纳米纤维溶液中加水析出，然后用水清洗至中性，将得到的芳纶纳米纤维分散在水中得到ANF分散液；用Tris缓冲液调节pH后，加入单宁酸，原位聚合反应一定时间，反应完后离心清洗，得到TA包覆的ANF，即TA@ANF；
(3)将步骤(2)中制备的TA@ANF分散到水中配制成TA@ANF分散体，加入PVA，加热溶解后，静置脱泡，倒入模具中，迅速冷却到零下二十度，放置一段时间后，取出置于室温下解冻一段时间，循环冷冻-解冻几次后得到PVA-TA@ANF水凝胶；
(4)将步骤(3)中制备的PVA-TA@ANF水凝胶，加入到银氨溶液中，借助TA具有吸附金属离子及还原作用，在其表面吸附纳米银颗粒，浸泡一段时间后取出，用大量的水清洗，得到PVA-TA@ANF-Ag水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中芳纶纤维的前处理方法，芳纶纤维的前处理为：将Kevlar纤维剪成1-2cm的短切纤维，用丙酮和水分别抽提12h后，40-70℃真空烘箱中，干燥12-48h。
3.根据权利要求1所述的一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机溶剂为二甲基亚砜，碱为氢氧化钾、氢氧化钠、叔丁醇钾中的至少一种，催化剂为水、甲醇、乙醇或丙醇，碱和催化剂的用量均为Kevlar纤维中酰胺键的2～6倍；
步骤(1)中所述加热搅拌的温度为50～70℃，时间为3～6h；
步骤(1)中氮气除氧后，搅拌12～48小时，直至体系呈暗红色稳定溶液。
4.根据权利要求1所述的一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的芳纶纤维的析出中，水的加入量与溶解芳纶纤维用的有机溶剂的体积相同，加入方式为逐滴滴加，滴加完后，继续搅拌12～24h，得到均一的胶体状分散体。
5.根据权利要求1所述的一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所得到的ANF分散液中含芳纶纳米纤维的量为0.05～0.3wt％，Tris缓冲液调节ANF分散液的pH值至8.5，加入TA的量与芳纶纳米纤维的质量比为1：1～4：1，原位聚合反应时间为8～24h，离心清洗转速为4000～15000r/min。
6.根据权利要求1所述的一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，TA@ANF分散体的浓度为0.01～0.1g/100ml，PVA为PVA-1788、PVA-1799、PVA-2099以及PVA-2488中的一种，PVA的加入量占总体系质量分数的10～20wt％。
7.根据权利要求1所述的一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热溶解的温度为85～95℃，溶解的时间为4～6h，所述静置脱泡的时间为0.5～3h；
步骤(3)中，在-20℃下的冷冻时间为12～22h，室温下的解冻时间为2～12h，冻融循环次数为1～7次。
8.根据权利要求1所述的一种芳纶增强PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，银氨溶液的配制步骤：将2.5g硝酸银，溶解到500ml水中，搅拌溶解后，在搅拌下向其中逐滴滴加5.0wt％的氨水，直至整个体系变得无色透明，得到二胺银，即银氨溶液；
PVA-TA@ANF水凝胶在银氨溶液中的浸泡时间为6～24h。
9.一种由权利要求1-8任一项所述方法制得的芳纶增强PVA水凝胶。
10.权利要求9所述芳纶增强PVA水凝胶在制备传感器中的应用。
CN202110271811.5A 2021-03-12 2021-03-12 一种芳纶增强pva水凝胶的制备方法及其应用 Active CN115073774B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110271811.5A CN115073774B (zh) 2021-03-12 2021-03-12 一种芳纶增强pva水凝胶的制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110271811.5A CN115073774B (zh) 2021-03-12 2021-03-12 一种芳纶增强pva水凝胶的制备方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115073774A true CN115073774A (zh) 2022-09-20
CN115073774B CN115073774B (zh) 2023-08-08

Family

ID=83240616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110271811.5A Active CN115073774B (zh) 2021-03-12 2021-03-12 一种芳纶增强pva水凝胶的制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115073774B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115368625A (zh) * 2022-09-23 2022-11-22 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种芳纶辅助的聚乙烯醇气凝胶、其制备方法及应用
CN116574277A (zh) * 2023-06-12 2023-08-11 陕西科技大学 一种氮化硼/芳纶纤维/聚乙烯醇导热水凝胶及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103537205A (zh) * 2013-09-27 2014-01-29 中国科学院广州化学研究所 一种芳纶ⅲ/聚乙烯醇共混气体分离膜及其制备方法
CN109722886A (zh) * 2018-12-21 2019-05-07 江苏普泰克新材料科技有限公司 一种单宁酸改性芳纶纤维及其复合材料的制备方法
CN109762182A (zh) * 2019-01-02 2019-05-17 大连理工大学 一种高强度-多孔结构聚乙烯醇-单宁酸水凝胶的制备方法及应用
CN110776654A (zh) * 2019-11-12 2020-02-11 南京理工大学 芳纶纳米纤维/聚乙烯醇/聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103537205A (zh) * 2013-09-27 2014-01-29 中国科学院广州化学研究所 一种芳纶ⅲ/聚乙烯醇共混气体分离膜及其制备方法
CN109722886A (zh) * 2018-12-21 2019-05-07 江苏普泰克新材料科技有限公司 一种单宁酸改性芳纶纤维及其复合材料的制备方法
CN109762182A (zh) * 2019-01-02 2019-05-17 大连理工大学 一种高强度-多孔结构聚乙烯醇-单宁酸水凝胶的制备方法及应用
CN110776654A (zh) * 2019-11-12 2020-02-11 南京理工大学 芳纶纳米纤维/聚乙烯醇/聚苯胺复合水凝胶及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUIMIN HE: "Elastic, Conductive, and Mechanically Strong Hydrogels from Dual- Cross-Linked Aramid Nanofiber Composites", 《APPLIED ATERIALS AND INTERFACES》, vol. 13, pages 7539 - 7545 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115368625A (zh) * 2022-09-23 2022-11-22 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种芳纶辅助的聚乙烯醇气凝胶、其制备方法及应用
CN115368625B (zh) * 2022-09-23 2023-07-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种芳纶辅助的聚乙烯醇气凝胶、其制备方法及应用
CN116574277A (zh) * 2023-06-12 2023-08-11 陕西科技大学 一种氮化硼/芳纶纤维/聚乙烯醇导热水凝胶及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115073774B (zh) 2023-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115073774A (zh) 一种芳纶增强pva水凝胶的制备方法及其应用
Cheng et al. Differences in regenerated silk fibroin prepared with different solvent systems: From structures to conformational changes
CN108440899B (zh) 具有纳米纤维网络结构的酚醛树脂气凝胶和碳气凝胶材料及其制备方法
CN112267167B (zh) 一种自愈性发光有机水凝胶纤维的制备方法
Li et al. Preparation and antibacterial activity of polyvinyl alcohol/regenerated silk fibroin composite fibers containing Ag nanoparticles
CN112878036B (zh) 一种基于Kevlar的去质子化来制备芳纶纳米纤维的方法和由此制得的纳米纤维
KR20070104802A (ko) 은 코팅층이 형성된 금속 분말의 제조 방법
CN111748107A (zh) 一种MXene材料增强的导电水凝胶
CN113372582B (zh) 一种仿生复合水凝胶及其制备方法和应用
CN108976439B (zh) 一种互穿网络结构的智能响应型水凝胶制备方法
CN112553946B (zh) 一种高性能芳纶复合纸基材料及其制备方法与应用
CN112226848B (zh) 一种壳聚糖-氧化石墨烯复合纤维及其制备方法和应用
CN110423366A (zh) 一种高强度海藻酸盐材料及其制备方法和应用
CN111019159B (zh) 一种低温水凝胶电解质及其制备方法
CN112267168B (zh) 一种高强度光致发光水凝胶纤维的制备方法
CN112315976B (zh) 一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶及其制备方法和应用
CN111876995B (zh) 一种制备碳纤维纸用纤维的改性方法及其应用
Wang et al. Ethanol‐assisted dispersion of attapulgite and its effect on improving properties of alginate‐based superabsorbent nanocomposite
CN110903496A (zh) 一种芳纶纳米纤维水凝胶及其制备方法
CN115353672B (zh) 一种具有形状记忆功能的发光水凝胶材料及其制备与应用
CN112376167B (zh) 一种低阻抗静电功能无纺布及其生产工艺
Nadtoka et al. Hydrogel-silver nanoparticle composites for biomedical applications
CN113150490A (zh) 一种石墨烯改性复合材料及其制备方法
CN114835952B (zh) 一种石墨烯-氮化硅杂化气凝胶及其制备方法和环氧树脂基复合材料及其制备方法
CN115894967B (zh) 一种pva复合水凝胶的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 512400 area B, No.3 Ping'an 1st Road, Dongguan Dalingshan (Nanxiong) industrial transfer industrial park, Nanxiong City, Shaoguan City, Guangdong Province

Patentee after: Guoke Guanghua fine chemical incubator (Nanxiong) Co.,Ltd.

Patentee after: GUANGZHOU CHEMISTRY Co.,Ltd. CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Patentee after: Shaoguan Institute of new materials

Patentee after: Guoke Guanghua (Nanxiong) New Materials Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 512400 area B, No.3 Ping'an 1st Road, Dongguan Dalingshan (Nanxiong) industrial transfer industrial park, Nanxiong City, Shaoguan City, Guangdong Province

Patentee before: NANXIONG CAS INCUBATOR OPERATION CO.,LTD.

Patentee before: GUANGZHOU CHEMISTRY Co.,Ltd. CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Patentee before: GUANGZHOU CHEMICAL INSTITUTE SHAOGUAN TECHNOLOGY INNOVATION AND BREEDING CENTER, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Patentee before: Guoke Guanghua (Nanxiong) New Materials Research Institute Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant