基于苯硼酸共聚物的自愈合水凝胶的制备及性能研究

发布时间：2020-10-26 00:19

　　 水凝胶是一种由亲水性聚合物在水中发生化学交联或物理交联后形成的具有三维网络结构的高分子软材料。由于水凝胶良好的生物相容性,它能被应用到很多领域,比如组织工程、药物释控、软电子等领域。传统水凝胶缺乏力学强度差、交联作用永久性破坏、功能性高分子原料的合成与利用较少,这都极大地限制了水凝胶的应用。近年来,水凝胶理化性质的研究及应用得到了迅猛的发展。本文基于硼酸酯键、氢键这两种弱可逆相互作用制备了两种自愈合水凝胶,具体的研究内容如下:使用带有双键和硼酸基团的3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)、丙烯酰胺(AM)和羟丙基瓜尔胶(HPG)通过光引发共聚法制备了自愈合水凝胶。体系中AAPBA与AM形成共聚高分子链,AAPBA的硼酸基团与HPG大分子链上的顺式二醇形成硼酸酯键,从而形成稳定的交联网络。通过改变单体的含量、体系pH,调节水凝胶的优异的力学性能。通过表征和测试结果,解释了水凝胶在拉伸测试中的屈服现象以及水凝胶网络交联方式的变化原因。水凝胶的网络由硼酸酯键和氢键构建而成,它们均具有可逆性,赋予了凝胶一定的愈合能力。从之前的工作总结和相关文献报道中可以知道,并不是硼酸酯键的运用都能给水凝胶体系带来完全的自修复能力。苯硼酸作为单体使用时,其产生的氢键强度不可忽视。因此我们进一步探索基于苯硼酸的水凝胶的特性。第二个实验中,我们用碱溶液溶解苯硼酸和丙烯酰胺,成功制备了具有葡萄糖响应的自愈合水凝胶P(AM-coAAPBA)。通过对水凝胶的宏观力学性能测试以及微观结构表征的结果分析,得到了水凝胶由氢键和B-N相互作用交联而成。氨基和硼酸基团之间的可逆的氢键作用赋予了水凝胶良好的自愈合性能。通过荧光检测,水凝胶还具有葡萄糖敏感性。
【学位单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ427.26
【部分图文】：

]。1 非共价键交联的自愈合水凝胶1、氢键氢键在两个极性基团（即含氢原子和高电负性原子如氮、氧、氟的基团）之间产与共价键或离子键相比，氢键较弱，但是多重氢键的协同相互作用可有效地提高能，用于制备稳定且自愈的水凝胶。例如，聚（乙烯醇）（PVA）含有许多羟基，成分子间氢键。研究们采用经典的冷冻和解冻 PVA 溶液的方法使 PVA 形成微晶氢键交联聚合物链，得到水凝胶的网络[19,39–41]。PVA 水凝胶愈合 48 h 后，水凝以恢复到其初始拉伸强度的 72%[19]。周立等将磁性氧化铁颗粒添加到物理交联VA 网络中制备了超顺磁性和自修复双功能的复合水凝胶（图 1-1）[20]。磁性氧化粒的添加影响了 ms-PVA 水凝胶的自愈合性能，这是因为它对复合水凝胶的交联有影响。当 Fe3O4颗粒含量从 2.5%增加到 5%时，水凝胶表现出最佳的自愈强度愈合效率。

第 1 章 绪 论顺磁颗粒 Fe3O4和外加磁场产生磁热效应诱导了超分子的快速组装。超分子凝胶强度为 1.25 105Pa，显示出自愈合性质，愈合效率为 95%。当施加外部磁刺激磁感应在超分子组装和磁诱导愈合之间建立了联系，水凝胶在截面区域中的无定动，显著地加速了愈合。

3图 1-3 聚离子复合（PIC）水凝胶的制备方法混合带有相反电荷的单体或聚合物，通过离子间的静电吸引可形成离子键。离子凝胶的自愈效率取决于自由离子迁移和聚合物的未交联部分的迁移率。龚剑萍等带有相反电荷的聚电解质制备了具有高强度的自愈合水凝胶，如图 1-3，两性电
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本文编号：2856191