高机械性能抗冻CS/P（AA-co-AM）双网络水凝胶的构建及传感性能研究
发布时间：2021-03-04 06:18
水凝胶是由亲水性分子通过物理或化学交联作用形成的具有三维网络结构的高分子材料,具有丰富的含水量、良好的生物相容性和保水性等特点,在人造软组织替代物、柔性传感、药物载体、智能机器人和农业抗旱等方面具有潜在的应用价值。然而传统水凝胶的机械强度低且耐寒性差,极大的限制了水凝胶的应用。近年来基于水凝胶材料的柔性传感器被广泛研究,但大多数水凝胶传感器存在监测类型单一且可监测范围有限（形变范围和使用温度范围）等问题,从而限制了水凝胶在柔性可穿戴传感器中的应用。针对以上问题,本文利用简单通用的盐溶液浸泡法制备了离子-共价和链缠结-共价高机械性能抗冻壳聚糖/聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）双网络水凝胶,并研究了其在柔性传感器中的应用。具体的研究内容如下:（1）高机械性能抗冻壳聚糖/聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）离子-共价双网络水凝胶（DN-Sul gel）的构建与性能研究。首先采用一锅法制备了基于共价键和氢键作用的壳聚糖/聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）复合水凝胶,然后将复合水凝胶浸泡到Fe2（SO4）3溶液中得到离子-共价双网络水凝胶。丙烯酸与...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水凝胶的应用[26-30]
1前言41.3.1点击化学水凝胶早在2001年点击化学（clickchemistry）这个概念就已被提出，其实质是一种快速、准确和高效的有机化学反应，通过这种方法可以有效的控制聚合物链上交联点的数量，进而制备出结构规整的高强度水凝胶。Malkoch等[46]利用点击化学的方法设计了PEG水凝胶，如图1.2所示，聚乙二醇分子链在接上炔基和羟基之后，叠氮将与带有羟基的分子链进一步反应，最后在CuSO4的催化下带有炔基和带有叠氮基的大分子之间进行反应得到规整程度较高的水凝胶，该水凝胶具有突出的力学性能（强度：2.39MPa，断裂拉伸应变：1550%）。图1.2采用点击化学法制备结构规整的聚乙二醇水凝胶[46]Figure1.2Preparationofstructuredpolyethyleneglycolhydrogelbyclickchemistry[46]1.3.2复合水凝胶复合水凝胶包括有机/无机复合水凝胶和有机/有机复合水凝胶，目前研究较多的是纳米复合水凝胶（NanocompositeGel,NCGel）和大分子微球复合水凝胶（MacromolecularMicrosphereCompositeHydrogel,MMCGel）[68]。（1）纳米复合（NC）水凝胶
1前言5受炭黑粒子增强橡胶原理的启发，众多研究者使用无机纳米颗粒增强水凝胶的机械性能，采用共混聚合法、纳米粒子表面改性法或者原位聚合法将一些片材或者颗粒状纳米材料均匀分散到高分子聚合物网络中得到纳米复合水凝胶。最常用的纳米材料包括黏土、二氧化硅、纳米纤维素、羟基磷灰石以及碳系材料等。2002年Haraguchi和Takehisa课题组[69]首次提出将无机膨胀的纳米黏土颗粒作为多功能交联点制备聚（N-异丙基丙烯酰胺）纳米复合水凝胶，从而克服传统水凝胶的脆性问题。首先，他们将无机的锂藻土溶解在水中剥离成直径为30nm厚度为1nm的颗粒，然后采用原位聚合的方法将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）单体吸附到锂藻土上，最后聚合得到具有优异机械性能的NC水凝胶。如图1.3所示，纳米材料的引入赋予水凝胶良好的韧性和极佳的弹性，其断裂伸长率高达2000%。但是，纳米颗粒很难均匀的分散到水凝胶的网络中，甚至会出现团聚的现象，导致网络结构不均匀，从而影响水凝胶的机械性能，所以纳米复合水凝胶的发展和应用受到了限制。图1.3（A）无机纳米黏土复合（NC）水凝胶和聚N-异丙基丙烯酰胺（OR）水凝胶的机理图；（B）NC水凝胶和OR水凝胶的应力-应变曲线[69]Figure1.3(A)Schematicofinorganicnano-claycomposite(NC)hydrogelandpolyn-isopropylamide(OR)hydrogel.(B)Stress-straincurvesofNChydrogelandORhydrogel[69]（2）大分子微球复合水凝胶1986年就有文献报道了具有温敏特性的聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）
本文编号：3062712
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水凝胶的应用[26-30]
1前言41.3.1点击化学水凝胶早在2001年点击化学（clickchemistry）这个概念就已被提出，其实质是一种快速、准确和高效的有机化学反应，通过这种方法可以有效的控制聚合物链上交联点的数量，进而制备出结构规整的高强度水凝胶。Malkoch等[46]利用点击化学的方法设计了PEG水凝胶，如图1.2所示，聚乙二醇分子链在接上炔基和羟基之后，叠氮将与带有羟基的分子链进一步反应，最后在CuSO4的催化下带有炔基和带有叠氮基的大分子之间进行反应得到规整程度较高的水凝胶，该水凝胶具有突出的力学性能（强度：2.39MPa，断裂拉伸应变：1550%）。图1.2采用点击化学法制备结构规整的聚乙二醇水凝胶[46]Figure1.2Preparationofstructuredpolyethyleneglycolhydrogelbyclickchemistry[46]1.3.2复合水凝胶复合水凝胶包括有机/无机复合水凝胶和有机/有机复合水凝胶，目前研究较多的是纳米复合水凝胶（NanocompositeGel,NCGel）和大分子微球复合水凝胶（MacromolecularMicrosphereCompositeHydrogel,MMCGel）[68]。（1）纳米复合（NC）水凝胶
1前言5受炭黑粒子增强橡胶原理的启发，众多研究者使用无机纳米颗粒增强水凝胶的机械性能，采用共混聚合法、纳米粒子表面改性法或者原位聚合法将一些片材或者颗粒状纳米材料均匀分散到高分子聚合物网络中得到纳米复合水凝胶。最常用的纳米材料包括黏土、二氧化硅、纳米纤维素、羟基磷灰石以及碳系材料等。2002年Haraguchi和Takehisa课题组[69]首次提出将无机膨胀的纳米黏土颗粒作为多功能交联点制备聚（N-异丙基丙烯酰胺）纳米复合水凝胶，从而克服传统水凝胶的脆性问题。首先，他们将无机的锂藻土溶解在水中剥离成直径为30nm厚度为1nm的颗粒，然后采用原位聚合的方法将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）单体吸附到锂藻土上，最后聚合得到具有优异机械性能的NC水凝胶。如图1.3所示，纳米材料的引入赋予水凝胶良好的韧性和极佳的弹性，其断裂伸长率高达2000%。但是，纳米颗粒很难均匀的分散到水凝胶的网络中，甚至会出现团聚的现象，导致网络结构不均匀，从而影响水凝胶的机械性能，所以纳米复合水凝胶的发展和应用受到了限制。图1.3（A）无机纳米黏土复合（NC）水凝胶和聚N-异丙基丙烯酰胺（OR）水凝胶的机理图；（B）NC水凝胶和OR水凝胶的应力-应变曲线[69]Figure1.3(A)Schematicofinorganicnano-claycomposite(NC)hydrogelandpolyn-isopropylamide(OR)hydrogel.(B)Stress-straincurvesofNChydrogelandORhydrogel[69]（2）大分子微球复合水凝胶1986年就有文献报道了具有温敏特性的聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）
本文编号：3062712
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3062712.html
最近更新
教材专著
