膨润土增强有机-无机交联杂化网络水凝胶的性能
发布时间：2021-09-06 06:37
无机粘土在有机-无机复合水凝胶中充当物理交联的角色,对水凝胶的性能有一定改善。然而随着无机粘土含量的增加,粘土再聚集加剧,与凝胶聚合物基质的相容性降低。导致聚合物/粘土水凝胶在制备过程中遇到了固有的困难。通过对粘土进行有机改性,增强粘土与聚合物之间的相容性,有助于实现粘土在聚合物基体中更均匀分散,从而进一步改善复合材料性能。基于上述设计思想,本文制备了丙烯酸改性的膨润土（AABT）,通过引发AABT上的双键将聚丙烯酸（PAA）分子链接枝到膨润土片层上,成功合成了AABT-PAA杂化水凝胶,根据杂化水凝胶中含有的大量-COOH,往杂化体系中引入CS,并与-COOH形成氢键作用,合成了具有良好自愈性的AABT-PAA/CS复合水凝胶,并对水凝胶的机械性能、自愈性、止血等性能进行了研究,得出以下结论:1)碱性钙膨润土（ACBT）上的反应性基团-Ca-OH与丙烯酸（AA）发生中和反应将双键“锚”在膨润土片层上。优先引发双键与AA原位聚合,将PAA分子链更大程度地接枝到膨润土片层上,成功合成了具有交联网络结构的AABT-PAA杂化水凝胶,其性能得到惊人的改善。AABT-PAA的拉伸能量耗散、压缩...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
膨润土的结构
广西大学硕士论文膨润土增强有机-无机交联杂化网络水凝胶的性能101.5壳聚糖体系的水凝胶壳聚糖（CS）是d-氨基葡萄糖和N-乙酰基-d-氨基葡萄糖的无规共聚物[71]，是几丁质的部分脱乙酰基衍生物，它是昆虫和甲壳类动物的结构成分，其化学分子结构示意图如图1-2所示。图1-2壳聚糖结构示意图Fig.1-2TheshructureofchitosanCS具有许多特定的生物学特性，例如生物相容性，生物降解性和生物活性。这些使CS成为各种工程组织系统的结构基础材料具有极好的潜力。此外，壳聚糖（CS）是一种具有许多羟基和氨基的丰富亲水性聚合物，可以在酸性水溶液中质子化，并可以形成带负电荷的分子或材料的复合物，并易于与其他聚合物或纳米粒子结合形成稳定的水凝胶[72]。1.5.1基于壳聚糖体系的自愈水凝胶众所周知，壳聚糖的链上有大量的氨基，是可以利用的官能团，制备出共价键和非共价键自愈性水凝胶。因此，构筑壳聚糖基自愈性水凝胶不仅可以通过壳聚糖上的氨基与醛基形成席夫碱键。同时，还可以与其他聚合物反应形成氢键来达到自愈的目的。Thomas[73]报告了可注射的自愈混合水凝胶的合成，该杂化水凝胶是利用羧甲基纤维素二醛（CMC-D）上的醛基与羧甲基壳聚糖（CMCS）上的氨基之间的席夫碱键（Schiff）动态平衡而开发的。观察到水凝胶的刚度和凝胶化动力学受到不同分子量的壳聚糖的调节。Karimi[74]合成了具有自主自我修复性能的机械鲁棒性3D纳米结构壳聚糖水凝胶；因为四官能化酞菁有利于与壳聚糖的动态席夫碱连接，从而形成3D多孔纳米结构;在此策略的基础上，通过CS中的NH2基团和交联剂末端的苯甲醛基团之间的动态共价席夫碱连接引入了流变恢复以及宏观和微观观察所证明的自我修复能力。江[75]等人开发了基于壳聚糖盐酸盐（CS）和氧化葡聚糖
广西大学硕士论文膨润土增强有机-无机交联杂化网络水凝胶的性能152.1实验原理（1）碱性钙基膨润土（ACBT）的制备原理[84,85]因为被酸活化的后的活性白土（BT-H）层间有大量的H+，所以与CaO和适量的去离子水，并在一定的条件下，在能进行如下反应：BT-H+CaO→BT-Ca(OH)(2-1)BT-Ca(OH)+BT-H→(BT)2-Ca+H2O(2-2)因为上述的酸碱中和反应是在BT的层间进行，空间的位阻较大，所以生成的ACBT具有大量活泼-OH。（2）丙烯酸膨润土（AABT）的制备原理利用有机酸AA（丙烯酸）作为改性剂，AA上的-COOH可以与ACBT层间的活泼-OH发生酸碱中和反应，制备出丙烯酸膨润土（AABT）。反应方程式及AABT的制备机理图如下:BT-Ca(OH)+H2C=CHCOOH→BT-Ca-OOC=CH+H2O(2-3)图2-1AABT的制备机理图Fig.2-1PreparationMechanismofAABT（2）AABT-PAA水凝胶的制备原理利用AABT上的C=C可与AA单体进行聚合反应。加入引发剂打开AABT上的双键，并进一步引发AA，将PAA链接枝到AABT片层上，同时释放出热量。插层到AABT层间的AA单体，会通过APS引发聚合，在这个过程中会并释放热量。并且，随着这个反应过程地不断进行，AABT片层会发生剥离，因为AABT上接枝了PAA链，使得AABT片层开始发生排斥，导致AABT的剥离程
【参考文献】：
期刊论文
[1]功能化高分子材料在包扎止血方面的应用[J]. 魏晓慧,丁晟,杨焜,王春来,李钒,杨健,李志宏,林松,田丰. 医疗卫生装备. 2019(06)
[2]Fabrication and Characterization of One Interpenetrating Network Hydrogel Based on Sodium Alginate and Polyvinyl Alcohol[J]. 张尚文,HAN Dandan,DING Zongxian,WANG Xin,ZHAO Dan,胡燕,XIAO Xincai. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2019(03)
[3]Peptide dendrimer-crosslinked inorganic-organic hybrid supramolecular hydrogel for efficient anti-biofouling[J]. Xiaoqi Lian,Dongxu Shi,Jin Ma,Xiaojun Cai,Zhongwei Gu. Chinese Chemical Letters. 2018(03)
[4]乳酸膨润土及其在聚乳酸材料中的应用[J]. 付丽华,周旭,韦藤幼,童张法. 广西大学学报(自然科学版). 2011(06)
[5]无机改性膨润土防渗层性能研究[J]. 王铁军,赵勇胜,屈智慧,周睿,刘莹莹,吴倩芳,吕聪,侯戈. 吉林大学学报(地球科学版). 2008(03)
[6]无机改性膨润土预处理味精废水的研究[J]. 杨晔,孙振世. 环境科学研究. 2004(02)
硕士论文
[1]膨润土的微纳结构设计及其在功能水凝胶的应用[D]. 杨升.广西大学 2018
[2]高含量丙烯酸膨润土/聚丙烯酸钠高吸水复合材料的研究[D]. 彭英知.广西大学 2012
本文编号：3386946
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
膨润土的结构
广西大学硕士论文膨润土增强有机-无机交联杂化网络水凝胶的性能101.5壳聚糖体系的水凝胶壳聚糖（CS）是d-氨基葡萄糖和N-乙酰基-d-氨基葡萄糖的无规共聚物[71]，是几丁质的部分脱乙酰基衍生物，它是昆虫和甲壳类动物的结构成分，其化学分子结构示意图如图1-2所示。图1-2壳聚糖结构示意图Fig.1-2TheshructureofchitosanCS具有许多特定的生物学特性，例如生物相容性，生物降解性和生物活性。这些使CS成为各种工程组织系统的结构基础材料具有极好的潜力。此外，壳聚糖（CS）是一种具有许多羟基和氨基的丰富亲水性聚合物，可以在酸性水溶液中质子化，并可以形成带负电荷的分子或材料的复合物，并易于与其他聚合物或纳米粒子结合形成稳定的水凝胶[72]。1.5.1基于壳聚糖体系的自愈水凝胶众所周知，壳聚糖的链上有大量的氨基，是可以利用的官能团，制备出共价键和非共价键自愈性水凝胶。因此，构筑壳聚糖基自愈性水凝胶不仅可以通过壳聚糖上的氨基与醛基形成席夫碱键。同时，还可以与其他聚合物反应形成氢键来达到自愈的目的。Thomas[73]报告了可注射的自愈混合水凝胶的合成，该杂化水凝胶是利用羧甲基纤维素二醛（CMC-D）上的醛基与羧甲基壳聚糖（CMCS）上的氨基之间的席夫碱键（Schiff）动态平衡而开发的。观察到水凝胶的刚度和凝胶化动力学受到不同分子量的壳聚糖的调节。Karimi[74]合成了具有自主自我修复性能的机械鲁棒性3D纳米结构壳聚糖水凝胶；因为四官能化酞菁有利于与壳聚糖的动态席夫碱连接，从而形成3D多孔纳米结构;在此策略的基础上，通过CS中的NH2基团和交联剂末端的苯甲醛基团之间的动态共价席夫碱连接引入了流变恢复以及宏观和微观观察所证明的自我修复能力。江[75]等人开发了基于壳聚糖盐酸盐（CS）和氧化葡聚糖
广西大学硕士论文膨润土增强有机-无机交联杂化网络水凝胶的性能152.1实验原理（1）碱性钙基膨润土（ACBT）的制备原理[84,85]因为被酸活化的后的活性白土（BT-H）层间有大量的H+，所以与CaO和适量的去离子水，并在一定的条件下，在能进行如下反应：BT-H+CaO→BT-Ca(OH)(2-1)BT-Ca(OH)+BT-H→(BT)2-Ca+H2O(2-2)因为上述的酸碱中和反应是在BT的层间进行，空间的位阻较大，所以生成的ACBT具有大量活泼-OH。（2）丙烯酸膨润土（AABT）的制备原理利用有机酸AA（丙烯酸）作为改性剂，AA上的-COOH可以与ACBT层间的活泼-OH发生酸碱中和反应，制备出丙烯酸膨润土（AABT）。反应方程式及AABT的制备机理图如下:BT-Ca(OH)+H2C=CHCOOH→BT-Ca-OOC=CH+H2O(2-3)图2-1AABT的制备机理图Fig.2-1PreparationMechanismofAABT（2）AABT-PAA水凝胶的制备原理利用AABT上的C=C可与AA单体进行聚合反应。加入引发剂打开AABT上的双键，并进一步引发AA，将PAA链接枝到AABT片层上，同时释放出热量。插层到AABT层间的AA单体，会通过APS引发聚合，在这个过程中会并释放热量。并且，随着这个反应过程地不断进行，AABT片层会发生剥离，因为AABT上接枝了PAA链，使得AABT片层开始发生排斥，导致AABT的剥离程
【参考文献】：
期刊论文
[1]功能化高分子材料在包扎止血方面的应用[J]. 魏晓慧,丁晟,杨焜,王春来,李钒,杨健,李志宏,林松,田丰. 医疗卫生装备. 2019(06)
[2]Fabrication and Characterization of One Interpenetrating Network Hydrogel Based on Sodium Alginate and Polyvinyl Alcohol[J]. 张尚文,HAN Dandan,DING Zongxian,WANG Xin,ZHAO Dan,胡燕,XIAO Xincai. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2019(03)
[3]Peptide dendrimer-crosslinked inorganic-organic hybrid supramolecular hydrogel for efficient anti-biofouling[J]. Xiaoqi Lian,Dongxu Shi,Jin Ma,Xiaojun Cai,Zhongwei Gu. Chinese Chemical Letters. 2018(03)
[4]乳酸膨润土及其在聚乳酸材料中的应用[J]. 付丽华,周旭,韦藤幼,童张法. 广西大学学报(自然科学版). 2011(06)
[5]无机改性膨润土防渗层性能研究[J]. 王铁军,赵勇胜,屈智慧,周睿,刘莹莹,吴倩芳,吕聪,侯戈. 吉林大学学报(地球科学版). 2008(03)
[6]无机改性膨润土预处理味精废水的研究[J]. 杨晔,孙振世. 环境科学研究. 2004(02)
硕士论文
[1]膨润土的微纳结构设计及其在功能水凝胶的应用[D]. 杨升.广西大学 2018
[2]高含量丙烯酸膨润土/聚丙烯酸钠高吸水复合材料的研究[D]. 彭英知.广西大学 2012
本文编号：3386946
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3386946.html
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