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基本信息

項目名稱：
超高吸水性和力學(xué)性的溫敏水晶泥的研制和開發(fā)
小類：
能源化工
簡介：
超高吸水性和力學(xué)性的溫敏水晶泥的研制和開發(fā)
詳細(xì)介紹：
超高吸水性和力學(xué)性的溫敏水晶泥的研制和開發(fā)

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

制備得到一種廣泛用于造林、園林維護(hù)、花卉種植的水晶泥，使其既具有超高的吸水性，又具有良好的力學(xué)性能和快速的溫度敏感性，克服傳統(tǒng)水晶泥溶脹后力學(xué)性能差，無敏感性能的缺點。利用水凝膠良好的吸水溶脹特性，無機(jī)納米粉體(硅酸鎂鋰)的高親水性和物理交聯(lián)作用，以異丙基丙烯酰胺(NIPAM)作為功能單元，將具有強(qiáng)保水性的蠶絲絲膠蛋白分子引入至水凝膠網(wǎng)絡(luò)中，采用原位自由基聚合方法和半互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（semi-IPN）制備得到具有超高吸水性和力學(xué)性的水晶泥，采用各種測試手段對所得水凝膠膜的溶脹行為、力學(xué)性能和溫度敏感性等進(jìn)行研究，確定最佳投料比和交聯(lián)劑用量。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本作品采用無機(jī)納米粉體硅酸鎂鋰作為物理交聯(lián)劑，N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）作為溫敏單體、良好親水性和生物相容性的蠶絲絲膠蛋白質(zhì)作為第二網(wǎng)絡(luò)，利用半互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，制備得到具有優(yōu)異的機(jī)械性能和超高吸水性的溫敏水晶泥。本作品制備的水晶泥的吸水倍率是干重的100-300倍，拉伸強(qiáng)度可達(dá)到0.4ＭＰａ。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

以第二作者投遞至SCI收錄期刊《化學(xué)學(xué)報》一篇，論文題目《為水凝膠種類對結(jié)晶紫染料的吸附性能研究》

作品所處階段

實驗室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

采用技術(shù)入股的方式和企業(yè)共同推廣該廠品，或者直接將技術(shù)以一定價格轉(zhuǎn)讓給公司。

作品可展示的形式

樣品

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

作品制備的水晶泥具有高吸水率和吸色率，還具有一定的力學(xué)性能和生物降解性。本制備方法簡單，條件可控、不污染環(huán)境，制備的水晶泥的吸水量和生物降解時間可由溫度、pH值、交聯(lián)度、水溶性生物高分子和納米粘土用量及種類，以及反應(yīng)物投料比來調(diào)節(jié)，外觀顏色可由色素種類調(diào)節(jié)。本發(fā)明水晶泥可用于家庭、花卉市場和園藝等的環(huán)境裝飾，以及苗木繁育、園林綠化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境治理、植被恢復(fù)等工程領(lǐng)域。

同類課題研究水平概述

水晶泥是一種能反復(fù)吸收和儲存水份、養(yǎng)份及微量元素并可保持和緩慢釋放這些養(yǎng)分供植物生長的高吸水性載體。水晶泥目前多在化學(xué)交聯(lián)劑亞甲基雙丙烯酰胺的交聯(lián)作用下，在水溶液中由丙烯酸和丙烯酰胺共聚而成。然而未完全反應(yīng)的MBA對植物的成長有一定副作用，所制備得到的水晶泥的吸水量也并不如產(chǎn)品上所說的80倍，而且溶脹后，力學(xué)性能有一定下降。另一方面，當(dāng)室內(nèi)外溫度較高時，水晶泥中的水份揮發(fā)較快，因而導(dǎo)致對植物水份的供給能力下降?！　∧壳?，實驗室所合成的水凝膠均可用于制備水晶泥。而現(xiàn)在受到普遍關(guān)注的溫度敏感性水凝膠是聚（N-異丙基丙烯酰胺）(PNIPAM)。當(dāng)線型PNIPAM的水溶液及交聯(lián)后的PNIPAM凝膠高于32℃時，高分子鏈發(fā)生相轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生體積收縮，材料表面表現(xiàn)疏水性；而當(dāng)溫度低于32℃時，PNIPAM表現(xiàn)親水性。然而PNIPAM自身存在韌性差、易碎、高交聯(lián)度下透明度低、平衡溶脹度低和響應(yīng)速率慢等缺點。而無機(jī)材料的引入，特別是無機(jī)納米材料的引入能很好地改進(jìn)水凝膠材料的韌性和機(jī)械強(qiáng)度，同時又可以發(fā)揮無機(jī)納米材料自身的作用。宋紅艷等將由十六烷基三甲基溴化銨改性的鈉基黏土加入到NIPAM、丙烯酸(AAc)和化學(xué)交聯(lián)劑的混合溶液中，得到的產(chǎn)物平衡溶脹率、壓縮強(qiáng)度、壓縮屈服力大幅提高。但其強(qiáng)度和吸水性等仍較差?！　∪毡镜腍araguchi等在充分分析了以化學(xué)方式形成水凝膠的結(jié)構(gòu)特點，從聚合物網(wǎng)絡(luò)設(shè)計角度出發(fā)，提出了新的構(gòu)思，即在制備過程中，采用直徑約25nm的無機(jī)粘土（合成鋰皂石,Hectorite）作為物理交聯(lián)劑，完全替代化學(xué)交聯(lián)劑，而不是僅作為填充劑，制備PNIPAM水凝膠，所得凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均勻，相變溫度范圍窄，力學(xué)性能、透光度、響應(yīng)速率和回復(fù)率大幅提高?！　檫M(jìn)一步提高水晶泥的吸水性和生物降解性，本作品采用蠶絲絲膠蛋白（Sericin）進(jìn)入PNIPAM水凝膠網(wǎng)絡(luò)。絲膠蛋白是一種天然球蛋白質(zhì)，其中絲氨酸占1/3左右，極性側(cè)鏈氨基酸約為非極性側(cè)鏈氨基酸的3倍，具有強(qiáng)很好的保濕性、吸水性、抗氧化性、抗菌性和防紫外線等性質(zhì)，可被生物降解。
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