PVA/PAA基超分子水凝胶的制备及其性能研究

发布时间：2021-08-09 05:33

　　超分子水凝胶是由非共价键作为交联点而组合形成的水凝胶,非共价键在水凝胶网络结构中作为可逆“牺牲”键,为水凝胶提供能量耗散机制。由单一物理交联作用制备的水凝胶力学性能较差,而两种或两种以上非共价键协同作用可以显著增加水凝胶的强度和韧性。此外,通过向水凝胶引入导电聚合物可以赋予水凝胶导电性能。本课题首先通过量子化学计算模拟聚乙烯醇、聚丙烯酸等聚合物分子间及分子内氢键相互作用位点及局域构象,在此基础上分别基于配位键及氢键等非共价键制备具有高力学性能的聚乙烯醇/聚丙烯酸/Fe3+水凝胶和具有导电性能的聚乙烯醇/聚丙烯酸/聚苯胺水凝胶,实验制备方法简单、通用。具体研究内容如下:采用生物相容性良好的聚乙烯醇（PVA）、丙烯酸（AA）为基质材料,以氢键为物理交联点制备了PVA/PAA超分子水凝胶,然后通过配位键的协同作用,制备具有高力学性能的PVA/PAA/Fe3+水凝胶。实验通过调节溶液中盐酸浓度、Fe3+浓度和水凝胶浸泡时间研究其对水凝胶力学性能的影响,通过溶液的pH值和流变性能探讨水凝胶的稳定性,通过循环加载-卸载实验评估水凝胶的自恢复性能。研究结果表明:红外光谱表征水凝胶网络结构氢键及配位键... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图I一pAA毋NlpA」11双网络水凝胶的制备机理及力学性能图【圳Fig.l一2preparationand~?

图１－３所示，水凝胶表现出快速的可恢复性、优异的抗疲劳性和自络水凝胶的研究己阐明水凝胶优异的力学性能源于其脆性交联网断裂，它可以有效地消散能量并防止负载上的裂缝传播。但由于脆会导致水凝胶永久性损伤，水凝胶在经历大变形后会软化且不会这个问题，实验人员制备了以非共价键为交联点制备的物理交联键水凝胶、金属配位水凝胶、疏水缔合水凝胶、离子键相互作用水联水凝胶。??氢键水凝胶??是属于物理键的一种，为氢原子（Ｈ）与高电负性原子如Ｎ、０、Ｆ等单个氢键的键能低，易受水分子的攻击而遭到破坏；而多氢键是通集使其在微结构域中形成，键能可以与共价键一样强且相对稳定１２凝胶三维网络结构中起物理交联的作用，在水凝胶受到拉伸或压缩域可作为能量耗散机制，提高水凝胶的强度和韧性。??

?在前人研宄的基础上，Ｊｉｎ等人［２７］提出了一种制备高强度双物理交联水凝胶??简单通用的新方法，如图１－５所示。首先将制备的聚合物网络ＰＶＡ水凝胶进行?’??冷冻干燥处理，然后将多孔气凝胶浸入单宁酸溶液中，利用聚合物与单宁酸多重??氢键作用形成第二交联网络，得到ＰＶＡ／ＴＡ双交联水凝胶，其断裂拉伸强度为??５．６?ＭＰａ，断裂伸长率为６３０％？该方法解决了在自由基聚合中单宁酸强大的自由??基清除能力所带来的主要障碍，所以这种方法制备的水凝胶拉伸强度更高。??ｎ?一?＾???１３／?Ｆｒｅｅｚｅ?Ｉｍｍｅｒｓｅｄ?Ｉｍｍｅｒｓｅｄ?ｊ?Ｘ??ＩｎＴＡａｑ?．?丨＿如．??ｈｙｄｒｏｇｅｌ?ａｅｒｏｇｅｌ?Ｐｏｌｙｍｅｒ－ＴＡ?ｇｄ?Ｐｏｌｙｍｅｒ－ＴＡ（Ｓ）?ｇｅｌ?，＞－ｊ?？?ｖ??（ｂ）?ｊｙ?（ｃ）?（ｄ，??Ｐｏｌｙｍｅｒ?ｃｈａｉｎ?ＴＡ??－?Ｔ?？?ｒ一??（ｐｏｌｙｍｅｒ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）?ｊ??Ｉｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｒ｝??ｈｏ?ａ?ｂＭ??０?２ｎ＊，ｃｒｏｓｉ￣ｌｍｋ??＂Ｓｉ?

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：3331470