强韧化聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶的结构与性能关系研究

发布时间：2022-07-19 16:03

　　作为一种新型的“软湿”材料,水凝胶因拥有交联的三维网络结构及大量水分（通常超过50 wt%）,因而在组织工程、药物释放、柔性电子器件等领域具有巨大的应用潜能。但是,传统化学交联水凝胶存在力学性能差的问题,无法满足实际应用中的力学需求。因此,如何设计和优化聚合物网络结构,建立有效的能量耗散机制来实现水凝胶的强韧化已成为高分子水凝胶领域中的研究热点。为此,本论文采用新型交联剂、物理结晶结构、纳米增强效应以及离子交联作用四种增强策略,以提高聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶力学性能为研究目标,通过不同策略间的有机组合构建了一系列强韧化聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶水凝胶,并对部分体系在应变传感器领域进行了初步探索。主要内容如下:针对传统交联剂活性基团少、交联形式单一的问题,通过水解缩合反应合成结构可控的乙烯/环氧双官能化超支化聚硅氧烷（Hyperbranched polysiloxane,简称HSi）,并将其作为交联剂制备了力学性能优异的聚丙烯酰胺/壳聚糖（polyacrylamide/chitosan,简称PCH）水凝胶。双官能团的存在（乙烯基和环氧基）,使得HSi能同时与聚丙烯酰胺和壳聚糖发生化学键合作... 

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 水凝胶强韧化的构建策略及研究进展
        1.2.1 新型交联剂的开发
        1.2.2 新型网络结构的构建
        1.2.3 纳米材料的介入
        1.2.4 物理交联作用的引入
        1.2.5 多重策略的复合
    1.3 聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶的强韧化研究进展
    1.4 本文的主要研究内容
        1.4.1 技术路线
        1.4.2 主要研究内容
第2章 材料合成及其表征方法
    2.1 实验材料及仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 材料的合成、表征及性能
        2.2.1 超支化聚硅氧烷的合成
        2.2.2 聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶制备
        2.2.3 聚丙烯酰胺/壳聚糖/蒙脱土复合水凝胶制备
        2.2.4 壳聚糖修饰埃洛石纳米管的合成
        2.2.5 聚丙烯酰胺-丙烯酸/壳聚糖/埃洛石纳米管复合水凝胶制备
        2.2.6 壳聚糖原位修饰四氧化三铁的合成
        2.2.7 聚丙烯酰胺-丙烯酸/壳聚糖/四氧化三铁复合水凝胶制备
        2.2.8 结构表征与性能测试
        2.2.9 力学性能
        2.2.10 应变传感性能
第3章 乙烯/环氧双官能化超支化聚硅氧烷/蒙脱土协同增强聚丙烯酰胺/壳聚糖水凝胶及其力学性能
    3.1 引言
    3.2 超支化聚硅氧烷交联复合水凝胶的制备
    3.3 超支化聚硅氧烷的合成与表征
    3.4 超支化聚硅氧烷交联复合水凝胶的力学性能
    3.5 聚丙烯酰胺/壳聚糖/蒙脱土纳米复合水凝胶的制备
    3.6 纳米复合水凝胶的化学结构和形貌表征
    3.7 纳米复合水凝胶的力学性能
    3.8 纳米复合水凝胶的形变机制
    3.9 本章小结
第4章 壳聚糖修饰埃洛石纳米管/铁离子协同增强聚丙烯酰胺-丙烯酸/壳聚糖水凝胶及其力学性能
    4.1 引言
    4.2 纳米复合水凝胶的设计与合成
    4.3 纳米复合水凝胶的化学组成和微观形貌
    4.4 纳米复合水凝胶的力学性能
        4.4.1 力学性能优化
        4.4.2 蠕变/回复性能
    4.5 纳米复合水凝胶的自恢复性能
        4.5.1 自恢复行为
        4.5.2 自恢复机制
    4.6 纳米复合水凝胶的能量耗散性能
    4.7 本章小结
第5章 壳聚糖原位修饰四氧化三铁/铁离子协同增强聚丙烯酰胺-丙烯酸/壳聚糖水凝胶及其力学性能
    5.1 引言
    5.2 纳米复合水凝胶的设计与制备
    5.3 纳米复合水凝胶的力学性能与结构表征
    5.4 纳米复合水凝胶的协同增强机制
    5.5 纳米复合水凝胶基应变传感器
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3663720