AMPS-DMAEMA系智能型水凝膠的合成與性能研究.pdf

1、該文采用水溶液聚合法制備了化學(xué)交聯(lián)的AMPS/DMAEMA及AMPS/DMAEMA/NVP共聚智能型水凝膠并研究了他們的溫度、pH、離子強(qiáng)度及電場(chǎng)刺激響應(yīng)性,研究了AMPS/DMAEMA共聚水凝膠的合成工藝及其共聚反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程,探討了一些提高凝膠響應(yīng)速率的方法,主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:以N、N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,以過硫酸銨和亞硫酸氫鈉為氧化-還原引發(fā)劑,在水溶液中合成了AMPS/DMAEMA共聚水凝膠,以凝膠在pH=0.8的H

2、Cl溶液中的ESR為評(píng)價(jià)指標(biāo),考察了交聯(lián)劑濃度、引發(fā)劑濃度、單體總濃度、單體配比等因素對(duì)水凝膠溶脹性能的影響.結(jié)果表明,在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下可得到綜合性能優(yōu)良的水凝膠,經(jīng)優(yōu)化得到的工藝條件為:交聯(lián)劑用量4.0wt％,引發(fā)劑用量0.5wt％,單體總濃度0.2 g/mL,AMPS:DMAEMA=3:7(質(zhì)量比).IR的結(jié)果表明經(jīng)處理用來做溶脹性能研究的水凝膠是聚合完全的聚合物網(wǎng)絡(luò).研究了AMPS/DMAEMA共聚水凝膠的溶脹動(dòng)力學(xué)及其對(duì)溫度、

3、pH和離子強(qiáng)度的刺激響應(yīng)性,實(shí)驗(yàn)規(guī)格下的凝膠塊經(jīng)4h就可基本達(dá)到溶脹平衡,該凝膠對(duì)離子強(qiáng)度、pH的變化均表現(xiàn)出顯著的體積突變現(xiàn)象,且體積相變發(fā)生在離子強(qiáng)度和pH分別為0.1和4左右,但隨溫度升高凝膠的ESR在30~60℃的范圍內(nèi)幾乎呈現(xiàn)連續(xù)性的變化,體積相變不明顯.AMPS/DMAEMA/NVP水凝膠是一類新型的同時(shí)具有溫度、pH、離子強(qiáng)度和電場(chǎng)四重響應(yīng)性的智能型水凝膠,實(shí)驗(yàn)規(guī)格下的凝膠塊需要45h以上的時(shí)間才能達(dá)到溶脹平衡,且采用Fi

4、restone方法研究的結(jié)果證明溶脹表現(xiàn)為non-Fickian行為,該凝膠對(duì)溫度、pH、離子強(qiáng)度以及電場(chǎng)均表現(xiàn)出顯著的體積突變現(xiàn)象,凝膠體積相變的離子強(qiáng)度臨界值大約為0.1,凝膠的ESR在pH=2左右出現(xiàn)一個(gè)突躍點(diǎn),并且具有較小交聯(lián)度的凝膠表現(xiàn)出更加靈敏的pH響應(yīng)性,凝膠的ESR隨溫度的升高呈現(xiàn)出不連續(xù)的跳躍式變化,其LCST在42~45℃之間,凝膠之所以具有電場(chǎng)響應(yīng)性是由于凝膠中荷點(diǎn)基團(tuán)(-SO31-)的抗衡離子在電場(chǎng)下的定向移動(dòng)造

5、成凝膠內(nèi)外離子濃度或凝膠內(nèi)部pH的不均勻,進(jìn)一步導(dǎo)致離子強(qiáng)度的變化從而引起滲透壓的變化,最后發(fā)生凝膠的體積突變或形狀改變,此外疏水基團(tuán)的相互作用也是不可忽視的驅(qū)動(dòng)力之一.研究了提高凝膠的響應(yīng)速率的一些方式,這些方式合成的水凝膠由于大都在凝膠內(nèi)部引入了便于水分子通過的孔洞結(jié)構(gòu),因而表現(xiàn)出更為快速的溫度、pH響應(yīng)性,此外還對(duì)凝膠的平衡溶脹比有一定程度的影響.對(duì)AMPS與DMAEMA共聚動(dòng)力學(xué)研究的結(jié)果經(jīng)自由基聚合反應(yīng)的理論處理后得到的其動(dòng)力