有机纳米粒子杂化水凝胶的制备及其性能研究
[Abstract]:Hydrogels are a special kind of soft wet material, which has a three-dimensional network structure, can absorb a large amount of water, can be swelled but not dissolved, has super water retention, and biocompatibility, so in agricultural production, Medical research and other fields have a wide range of applications. However, due to the poor performance of traditional hydrogels, especially the mechanical properties, the application of hydrogels is limited in many aspects. There are many methods to improve the properties of hydrogels, such as double network hydrogels, topological hydrogels, hydrophobically associating hydrogels and so on. In addition, nano-particle hydrogel is also a good method to improve hydrogel properties. Adding nano-particles to hydrogel matrix can prepare hybrid hydrogels and have good mechanical properties. The preparation method of nanocrystalline microspheres is simple, the particle size and distribution are easy to control and the surface can be functionalized, which can give the hydrogel special functional group properties. Hybrid hydrogels with special functions and better mechanical properties can be prepared by adding surface functionalized organic nanoparticles to hydrogel networks. In this paper, the organic nanospheres with a large amount of negative charge on the surface were prepared firstly, and then the organic nanospheres were mixed with the water-soluble monomers to prepare the organic nano-spheres composite hydrogels and their properties were tested. The main content includes three parts. Firstly, in order to prepare styrene nanoparticles with high charge density, styrene (St) and sodium styrenesulfonate (NaSS) were used as reactive monomers, which were prepared by soap-free emulsion polymerization. Monodisperse polystyrene nanospheres (n-PS) with about 100nm particle size were characterized by Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), laser particle size analyzer and transmission electron microscope (TEM). At the same time, the surface charge of the microspheres was measured by using the conductivity titrator. The surface charge of the microspheres was measured to be 11.046 渭 C / cm ~ 2. Secondly, PAAM / n-PS hybrid hydrogels were prepared by adding n-PS nanospheres into acrylamide (AAm) aqueous solution containing initiator and crosslinking agent in a certain proportion. Compared with pure chemically crosslinked PAAm hydrogels, the mechanical properties of hybrid hydrogels were slightly improved. The tensile strength and elongation of hybrid hydrogels containing 16% microspheres increased by 200 and 100% respectively. The interaction between PAAm chain and n-PS was proved by swelling test and reciprocating tensile test. Thirdly, P (AAm-DMC) / n-PS hybrid hydrogels were prepared by introducing the cationic monomer methacryloxylethyl trimethylammonium chloride (DMC) into the hybrid hydrogel system. The mechanical properties of hydrogels were improved obviously. Compared with pure chemical crosslinked hydrogels P (AAm-DMC) / n-PS hybrid hydrogels, the tensile properties and initial modulus of n-PS hybrid hydrogels were significantly improved. The tensile strength increased by about 800. Swelling experiments show that the hybrid hydrogels have obvious deswelling phenomenon, which, together with rheological experiments, proves that P (AAm-DMC) / n-PS hydrogels attract the positive and negative charges of n-PS microspheres to DMC chains.
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O648.17
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,本文编号:2129436
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