利用疏水增強(qiáng)氫鍵相互作用制備高強(qiáng)度形狀記憶水凝膠.pdf

1、水凝膠作為一類含有大量水的濕軟材料，具有良好的生物相容性和刺激響應(yīng)性，在諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。高強(qiáng)度凝膠克服了傳統(tǒng)化學(xué)合成凝膠脆且弱的缺點(diǎn)，其優(yōu)異的力學(xué)性能使得凝膠具有更好的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，具備形狀記憶性能的凝膠因可在外界刺激下改變形狀，可用于植入材料、微型機(jī)器人等。本文中，我們基于疏水作用增強(qiáng)氫鍵作用的機(jī)理，利用幾種易得的單體共聚制備了同時(shí)具有高強(qiáng)度和熱響應(yīng)形狀記憶性能的氫鍵交聯(lián)水凝膠。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)通過(guò)在

2、水溶液中共聚甲基丙烯酸(MAAc)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和聚（乙二醇）甲基丙烯酸酯(PEGMA)制備了一種高強(qiáng)度形狀記憶凝膠。MAAc和NVP的疏水基團(tuán)能有效增強(qiáng)它們之間的氫鍵，而PEGMA的加入可作為暫時(shí)氫鍵屏蔽單體防止相分離發(fā)生。隨著單體聚合成高分子鏈，PEGMA的屏蔽作用減弱且具有不同強(qiáng)度的由疏水作用增強(qiáng)的氫鍵微區(qū)原位形成。這些強(qiáng)而多的氫鍵交聯(lián)點(diǎn)賦予了凝膠優(yōu)異的力學(xué)性能，凝膠拉伸強(qiáng)度高達(dá)3.9MPa。此外，基于氫鍵的溫敏性

3、，該凝膠還具有快速的熱響應(yīng)形狀記憶性能。
　　(2)為了進(jìn)一步提高凝膠的力學(xué)性能，我們利用更加疏水且能形成分子間多重氫鍵的單體對(duì)2-丙烯酰胺基吡啶(NP2AM)和甲基丙烯酸(MAAc)共聚制備出高強(qiáng)度形狀記憶水凝膠。由于單體NP2AM微溶于水，我們采用先在DMSO中聚合而后在水中透析的方法制備水凝膠。得到的凝膠在溶脹平衡時(shí)（透析后）具備非常出色的力學(xué)性能，其強(qiáng)度可達(dá)6.4MPa，彈性模量可達(dá)66MPa，并且具有很好的自回復(fù)和耐疲勞