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大豆蛋白/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备及压缩回弹性能研究 被引量：4
1
作者 南静娅 张盖同 +2 位作者 王利军 储富祥 王春鹏 《林产化学与工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期45-51,共7页
以大豆蛋白(SPI)和丙烯酰胺(AAm)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为共价交联剂、CaCl2为离子交联剂、N,N,N′,N′-四亚甲基乙二胺(TEMED)为促进剂,制备了一种新型的大豆蛋白/聚丙烯酰胺(SPI/PAAm)复合水凝... 以大豆蛋白(SPI)和丙烯酰胺(AAm)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为共价交联剂、CaCl2为离子交联剂、N,N,N′,N′-四亚甲基乙二胺(TEMED)为促进剂,制备了一种新型的大豆蛋白/聚丙烯酰胺(SPI/PAAm)复合水凝胶,分析了其结构和力学性能,并研究了其作用机制。结果表明:该复合水凝胶具有离子交联的大豆蛋白聚合物网络和共价交联的聚丙烯酰胺聚合物网络组成的双网络结构,其中,大豆蛋白离子交联网络用于分散外应力和耗散能量,聚丙烯酰胺共价交联网络用于保持形状。双网络结构的协同作用,赋予了水凝胶高弹性、高压缩性及抗疲劳特性。对水凝胶的形貌分析发现:该水凝胶呈现均匀的网孔结构,大豆蛋白均匀分布在复合水凝胶内部。对水凝胶的力学性能分析表明:该水凝胶表现出高弹性和高压缩性能,在经历80%的压缩应变循环压缩10次过程中,可迅速回复到初始状态,而不发生塑性变形和结构破坏;同时还具有优异的韧性和抗疲劳特性,在分别经历20%、50%及80%的压缩应变循环压缩100次后仍可保持形状完整,应力保持率分别为90%、95%和104%,塑性变形率分别为3.1%、5.9%和8.4%,能量损耗系数<0.3。 展开更多
关键词 双网络 离子交联 共价交联 高弹性 耐疲劳强度
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抗冻大豆蛋白基凝胶电解质的制备及应用 被引量：4
2
作者 杨福生 王定坤 +3 位作者 王发鹏 刘美红 南静娅 王春鹏 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期36-42,共7页
以大豆蛋白(SPI)、丙烯酰胺(AAm)和ZnCl_(2)为原料,热引发聚合制备了一种具备抗冻特性的大豆蛋白基凝胶电解质材料,探究了温度对材料离子电导率和力学性能的影响,并分析了其作用机制。研究结果表明:该凝胶电解质具有优异的抗冻性能,其中... 以大豆蛋白(SPI)、丙烯酰胺(AAm)和ZnCl_(2)为原料,热引发聚合制备了一种具备抗冻特性的大豆蛋白基凝胶电解质材料,探究了温度对材料离子电导率和力学性能的影响,并分析了其作用机制。研究结果表明:该凝胶电解质具有优异的抗冻性能,其中ZnCl_(2)的引入形成了大量Zn^(2+)的溶剂化结构,破坏了水分子间的氢键,降低了凝胶电解质的凝固点;凝胶基体和盐离子的协同作用赋予了凝胶电解质高压缩回弹性和耐疲劳强度。对凝胶电解质的低温离子电导率分析表明:ZnCl_(2)≥5 mol/kg,凝胶电解质在-30℃的低温下离子电导率仍有3.65×10^(-3) S/cm。对凝胶电解质的低温力学性能分析发现:凝胶电解质在-30℃下经历应变为80%的100次压缩循环后仍能保持结构完整,应力保持率>85%,塑性变形率为15%。同时,利用凝胶电解质组装的电化学电容器表现出良好的耐低温性能,电流密度5 A/g下,器件在-30℃下仍能够正常工作,其电容保持率达83.2%,在-30℃下经历10000次循环充放电电容保持率达92%。 展开更多
关键词 凝胶电解质 抗冻性能 压缩回弹 耐疲劳强度 电容保持率
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大豆蛋白水凝胶电解质的制备及在固态超级电容器中的应用
3
作者 张盖同 宋晓丽 +3 位作者 南静娅 汪宏生 储富祥 王春鹏 《林产化学与工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期55-62,共8页
以大豆蛋白(SPI)和丙烯酰胺(AAm)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,氯化锂为电解质盐,N,N,N,N′-四亚甲基乙二胺(TEMED)为促进剂制备得到大豆蛋白水凝胶电解质,探究了其力学性能以及组装成超级电容... 以大豆蛋白(SPI)和丙烯酰胺(AAm)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,氯化锂为电解质盐,N,N,N,N′-四亚甲基乙二胺(TEMED)为促进剂制备得到大豆蛋白水凝胶电解质,探究了其力学性能以及组装成超级电容器后的电化学性能。研究结果表明:制得的大豆蛋白水凝胶电解质具有优异的弹性以及耐疲劳性能,这是由于SPI纳米颗粒通过塑性变形及相互摩擦耗散外力,聚丙烯酰胺网络维持结构完整。在经历80%的压缩应变循环100次后,应力保持率始终在100%以上,塑性变形率低于7%,能量损耗系数小于0.2。另外,该水凝胶电解质具有较高的离子电导率,可与聚吡咯/碳纳米管(PPy/CNTs)纸复合电极组装成固态超级电容器。当水凝胶电解质的含水率由60%增加到90%,经GCD方法计算得到固态超级电容器的比电容由58 F/g增加到83 F/g;在1.2 A/g的电流密度下,固态超级电容器的能量密度为3.95~6.86 W·h/kg,功率密度为206.69~226.99 W/kg,与已报道的超级电容器的能量密度和功率密度进行比较,均表现出高能量密度和高功率密度优势,为水凝胶电解质在柔性可压缩储能器件上的应用提供了有效的途径和方法。 展开更多
关键词 大豆蛋白 水凝胶电解质 超级电容器 耐疲劳强度
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