热塑性高强度PNAGA水凝胶的构建及其复合物在应变传感器和形状记忆材料中的研究

发布时间：2022-04-26 20:59

　　类似热塑性塑料一样可以被重复加工成各种各样形状的高强度水凝胶有很大的实际应用价值。迄今为止,大部分可再加工的水凝胶都面临着机械性能较差的问题;而且,这些水凝胶的可加工性往往是基于形状记忆效应,而无法真正拥有可重塑成任意形状的能力。从原理上讲,通过可逆键如氢键、离子键和疏水相互作用等物理交联的网络结构可以赋予水凝胶可重复加工特性。因此,本文选取双氢键交联的网络构造出高强度的可塑性水凝胶,并在此基础上用氯化锂（Li Cl）和明胶（Gelatin）对其进行功能化改性。首先,利用N-丙烯酰基甘氨酰胺（NAGA）分子通过光引发自由基聚合制备出一种超分子聚（N-丙烯酰基甘氨酰胺）（PNAGA）水凝胶,水凝胶的网络结构由PNAGA分子侧链双酰胺基序间高度稳定的氢键作用交联而成。所得的PNAGA-30水凝胶（固含量为30%）具备可重复加工能力、高强度（拉伸强度达1.35MPa）和可回收性,拥有类似热塑性塑料的优异特性。同时,通过在密闭的高压反应釜中加热压模或在微波炉中加热注射的方式可以将PNAGA-30水凝胶碎片重新加工成各种形状,例如片状、细丝状、圆柱状或其他复杂形状。重塑后的水凝胶的机械性能与初始... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 可重复加工水凝胶的研究进展
        1.2.1 离子键交联的可重复加工的水凝胶
        1.2.2 氢键交联的可重复加工水凝胶
        1.2.3 疏水作用交联的可重复加工水凝胶
        1.2.4 其他可重复加工的水凝胶
    1.3 高强度水凝胶的研究进展
        1.3.1 双网络(DN)高强度水凝胶
        1.3.2 纳米粒子交联高强度水凝胶
        1.3.3 滑动环交联高强度水凝胶
        1.3.4 点击化学交联高强度水凝胶
        1.3.5 微晶点交联高强度水凝胶
    1.4 功能化水凝胶材料的发展及其应用
        1.4.1 导电水凝胶
        1.4.2 形状记忆水凝胶
        1.4.3 磁性水凝胶
        1.4.4 其他功能化的水凝胶
    1.5 本课题的研究意义以及主要内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 主要研究内容
第二章 热塑性高强度聚(N-丙烯酰基甘氨酰胺)水凝胶的构建及其性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验器材
        2.2.1 实验材料与试剂
        2.2.2 实验设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 制备N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)单体
        2.3.2 制备双氢键交联的PNAGA水凝胶
        2.3.3 水凝胶机械强度的表征
        2.3.4 水凝胶可塑性行为的表征
        2.3.5 水凝胶失水恢复重量与初始重量的测量
        2.3.6 水凝胶的多次重复塑形实验
    2.4 实验结果与讨论
        2.4.1 PNAGA水凝胶的合成及其热塑性讨论
        2.4.2 水凝胶干燥可恢复行为的分析
        2.4.3 水凝胶可重复加工行为的分析
    2.5 本章小结
第三章 PNAGA-30&LiCl复合水凝胶的构建及应用于可穿戴设备
    3.1 引言
    3.2 材料与设备
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验设备
    3.3 实验方法
        3.3.1 制备PNAGA-30&LiCl离子导电水凝胶
        3.3.2 PNAGA-30&LiCl水凝胶的紫外可见吸收光谱
        3.3.3 PNAGA-30&LiCl水凝胶的机械性能表征
        3.3.4 PNAGA-30&LiCl水凝胶的自愈合性能的表征
        3.3.5 PNAGA-30&LiCl水凝胶的可塑性的表征
        3.3.6 PNAGA-30&LiCl水凝胶的动态应变传感测试
        3.3.7 PNAGA-30&LiCl水凝胶作为应变传感器组装成可穿戴设备
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 PNAGA-30&LiCl水凝胶的合成机理以及性能分析
        3.4.2 LiCl浓度对PNAGA-30&LiCl水凝胶机械性能的影响
        3.4.3 PNAGA-30&LiCl水凝胶的自愈合特性
        3.4.4 PNAGA-30&LiCl水凝胶自愈合前后的应变-电阻响应特性
        3.4.5 PNAGA-30&LiCl水凝胶的可塑性行为
        3.4.6 PNAGA-30&LiCl水凝胶在可穿戴设备领域中的应用
    3.5 本章小结
第四章 PNAGA-30&Gelatin复合水凝胶的构建及应用于形状记忆材料
    4.1 引言
    4.2 材料与设备
        4.2.1 实验试剂与材料
        4.2.2 实验设备
    4.3 实验部分
        4.3.1 PNAGA-30&Gelatin水凝胶的制备
        4.3.2 水凝胶的机械性能表征
        4.3.3 水凝胶的形状记忆行为
        4.3.4 水凝胶的塑性行为
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 PNAGA-30&Gelatin复合水凝胶的合成机理与理化性质
        4.4.2 PNAGA-30&Gelatin水凝胶的机械性能
        4.4.3 PNAGA-30&Gelatin水凝胶形状记忆性能表征
        4.4.4 PNAGA-30&Gelatin水凝胶的可塑性行为和机理解释
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
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本文编号：3648723