含片層納米材料的疏水締合結(jié)構(gòu)水凝膠的制備和性能研究.pdf

1、形狀記憶水凝膠是一種受外界廣泛關(guān)注的智能水凝膠，然而這種智能水凝膠力學(xué)強(qiáng)度較低，嚴(yán)格限制了水凝膠的廣泛應(yīng)用。所以提高水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度是近年來(lái)首要解決的實(shí)際問(wèn)題之一。本次探究，通過(guò)由親水單體N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、疏水單體丙烯酸十八酯(C18)和乳化劑明膠形成的疏水締合結(jié)構(gòu)及水凝膠分子鏈和片層填料（黏土、氧化石墨烯）形成的納米復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，共同提高了水凝膠的力學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、通過(guò)自由基共聚，制備了C18

2、含量分別為0mol％，1mol％，2mol％，3mol％的聚（N，N-二甲基丙烯酰胺-丙烯酸十八酯）水凝膠，紅外測(cè)試表明單體DMA、C18共聚完成。實(shí)驗(yàn)研究了由PDMA、PC18、明膠形成的疏水締合結(jié)構(gòu)對(duì)P(DMA-C18)水凝膠物理性能的影響，結(jié)果表明，隨C18含量增加，疏水締合結(jié)構(gòu)增加，力學(xué)強(qiáng)度增大，當(dāng)C18含量為3mol％時(shí)，P(DMA-C18)水凝膠拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率均達(dá)到最高值，而水凝膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、溶脹率隨C18的增多

3、而降低。
　　2、在P(DMA-C18)疏水締合結(jié)構(gòu)水凝膠中，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0％、1％、3％、5％的黏土，主要探討了黏土對(duì)水凝膠力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明，隨黏土的增加，納米復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增加，P(DMA-C18)-clay水凝膠的強(qiáng)度逐漸增加，當(dāng)黏土含量為5wt％時(shí)，水凝膠的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、硬度均達(dá)到最高值，在壓縮應(yīng)變?yōu)?0％時(shí)，P(DMA-C18)-clay壓縮強(qiáng)度可達(dá)到4MPa。降解實(shí)驗(yàn)表明，黏土提高了水凝膠的穩(wěn)定

4、性，在37℃的PBS緩沖液中降解30天后，依舊能夠保持完整結(jié)構(gòu)。研究表明，隨黏土的增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度略有增加;溶脹率隨物理交聯(lián)點(diǎn)的增加而降低;形狀記憶實(shí)驗(yàn)表明，利用物理交聯(lián)點(diǎn)作為固定相，PC18側(cè)鏈作為可逆相，可實(shí)現(xiàn)良好的形狀記憶性能;毒性測(cè)試表明水凝膠具有較低毒性，可滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用要求;利用透射顯微鏡分別探究了黏土在干燥水凝膠中的分散情況，表明片層納米填料在水凝膠中均勻分散。水凝膠的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)表明，不含乳化劑明膠的Ref-

5、1水凝膠，力學(xué)強(qiáng)度明顯低于其它水凝膠，主要原因是:明膠作為乳化劑，是疏水締合結(jié)構(gòu)的主要組成部分;明膠與明膠、PDMA分子鏈間能形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　3、將GO添加到P(DMA-C18)疏水締合結(jié)構(gòu)水凝膠中，主要探討了不同含量GO對(duì)P(DMA-C18)-GO水凝膠物理性能的影響，包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、溶脹性能、力學(xué)性能、降解性能、形狀記憶性能、毒性。研究表明，P(DMA-C18)-GO水凝膠各種性能的變化趨勢(shì)與P(DMA-C18)-