疏水缔合智能高分子水凝胶的制备和性能研究

发布时间：2017-04-26 06:03

  本文关键词：疏水缔合智能高分子水凝胶的制备和性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：智能高分子水凝胶能够对外界环境变化(如pH,光,温度等)乃至生物信号微小的变化刺激有显著应答,在过去几十年来,智能高分子水凝胶已广泛应用于分子元器件,调光材料,生物医学等高新技术领域。在本文中,我们则尝试利用简单而又巧妙的分子设计,谨循着原料易得,制备方法简单和性能突出的原则,制备得到具有温度响应自修复水凝胶,pH响应自修复水凝胶以及新型热致凝胶体系,并利用核磁氢谱,荧光光谱,流变测试等手段对他们的机理进行了探讨和研究,主要包括以下内容： 1.通过席夫碱还原反应,成功对壳聚糖进行了疏水改性,并将其引入十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)/5-甲基水杨酸(5mS)复配形成的囊泡溶液中,制备得到具有热响应和对应力快速自修复能力的囊泡凝胶体系。首先对DTAB/5mS囊泡进行了透过率,电势以及动力学直径测试,发现随着5mS浓度增加,囊泡.胶束转变温度增加,并且始终带正电势。囊泡体系与疏水缔合壳聚糖复配得到的热响应凝胶,能够在40-60度发生凝胶-溶胶转变,同时对体系进行了动态稳态剪切,发现囊泡凝胶交联点寿命与囊泡稳定性直接相关,凝胶点温度与体系松弛时间均随着5mS/DTAB比例变大而增加。对体系施加应变脉冲(5%应变-1000%应变循环),发现体系能够对应力破坏进行快速自修复,这主要与囊泡凝胶特殊的网络结构和可逆的物理相互作用有关。 2.利用胶束聚合制备得到疏水链呈微嵌段分布的疏水缔合聚丙烯酰胺(HMPAM),并通过引入聚集形态随pH变化的油酸钠(NaOA),赋予了原本不具有响应性能的HMPAM疏水缔合水凝胶pH响应性能和自修复性能。对NaOA形成的囊泡体系进行了透过率,表面电势以及动力学直径表征和测试,并对其聚集形态随着pH变化发生囊泡-胶束转变机理进行了讨论。研究结果揭示,囊泡溶液与疏水缔合聚丙烯酰胺复配得到的pH响应型水凝胶,在pH在8.5和9之间发生可逆的凝胶-溶胶转变,粘度变化可达三个数量级。进一步的动态稳态剪切实验表明,囊泡凝胶交联点寿命与囊泡表面电势直接负相关。对体系施加应变脉冲(5%应变-5000%应变循环),发现体系能够对应力破坏进行自修复,这同样与囊泡凝胶特殊的网络结构和可逆的物理相互作用有关。 3.对疏水缔合聚合物无法表现温度响应性的原因进行了探讨,然后通过在疏水缔合聚丙烯酰胺溶液中引入环糊精,利用主客体相互作用,将疏水缔合聚丙烯酰胺被掩盖住的温敏能力“发掘”出来,制备得到具有热致凝胶能力的新型响应体系。该温敏体系凝胶-溶胶转变温度在40-60度范围可控,转变前后粘度变化 幅度十分显著,可达三个数量级,而高分子使用浓度仅需1%-2%。采用核磁氢谱,荧光光谱和流变等手段对体系进行了详细表征研究,发现疏水链呈微嵌段分布对热致凝胶的表现十分重要,并进一步对热致凝胶机理进行了探讨和研究。
【关键词】：智能高分子水凝胶 疏水缔合物 囊泡凝胶 囊泡-胶束转变 自修复
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O648.17
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-35
• 1.1 智能高分子水凝胶简介11-21
• 1.1.1 智能高分子水凝胶的概述11-12
• 1.1.2 智能高分子水凝胶的分类12-16
• 1.1.3 智能高分子水凝胶的制备方法16-19
• 1.1.4 智能高分子水凝胶的结构性能表征和测试19-20
• 1.1.5 智能高分子水凝胶的应用20-21
• 1.2 疏水缔合聚合物简介21-30
• 1.2.1 疏水缔合聚合物概述21-22
• 1.2.2 疏水缔合聚合物的结构22
• 1.2.3 疏水改性聚合物的合成方法22-25
• 1.2.4 疏水缔合聚合物的溶液性质25-27
• 1.2.5 疏水缔合聚合物水凝胶性质与研究进展27-30
• 1.3 本论文的研究内容和组成框架30-31
• 参考文献31-35
• 第二章 温度响应性水凝胶的制备及性能研究35-53
• 2.1 引言35-36
• 2.2 实验部分36-38
• 2.2.1 原料36
• 2.2.2 疏水缔合壳聚糖(hm-chitosan)的制备36
• 2.2.3 疏水缔合响应性水凝胶的制备36-37
• 2.2.4 结构表征与性能分析37-38
• 2.3 结果与分析38-49
• 2.3.1 烷基化壳聚糖反应影响因素讨论38-39
• 2.3.2 烷基化壳聚糖分子结构表征39-41
• 2.3.3 囊泡结构测试表征41-42
• 2.3.4 复配囊泡凝胶制备及热响应性能测试42-45
• 2.3.5 热响应囊泡凝胶流变性能测试45-47
• 2.3.6 热响应囊泡凝胶自修复性能测试47-49
• 2.4 小结49
• 参考文献49-53
• 第三章 pH响应自修复水凝胶的制备和性能研究53-67
• 3.1 引言53-54
• 3.2 实验部分54-56
• 3.2.1 原料54
• 3.2.2 疏水缔合聚丙烯酰胺(HM-PAM)的制备54-55
• 3.2.3 pH响应性自修复水凝胶的制备55
• 3.2.4 结构表征与性能分析55-56
• 3.3 结果与分析56-64
• 3.3.1 油酸钠水溶液囊泡-胶束转变研究56
• 3.3.2 pH响应型囊泡凝胶体系的制备56-60
• 3.3.3 pH响应型水凝胶形成机理讨论60-62
• 3.3.4 pH响应型水凝胶自修复性能测试62-64
• 3.4 小结64
• 参考文献64-67
• 第四章 温敏高分子水凝胶的制备与性能研究67-81
• 4.1 引言67-68
• 4.2 实验部分68-69
• 4.2.1 原料68
• 4.2.2 疏水缔合聚丙烯酰胺(HM-PAM)的制备68
• 4.2.3 热致凝胶体系的制备68
• 4.2.4 结构表征与性能分析68-69
• 4.3 结果与分析69-77
• 4.3.1 温度对单一HMPAM体系性能的影响69-70
• 4.3.2 热致凝胶体系的制备及流变性能研究70-74
• 4.3.4 HMPAM/α-CD体系热致凝胶机理讨论与研究74-77
• 4.4 小结77
• 参考文献77-81
• 第五章 论文总结与展望81-83
• 致谢83-85
• 在读期间发表的论文和取得的研究成果.85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：327851