形状记忆自修复水凝胶的制备及性能研究

发布时间：2017-12-21 21:36

  本文关键词：形状记忆自修复水凝胶的制备及性能研究　出处：《西南交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 智能水凝胶 四臂的聚乙二醇 金属配位 双交联网络 自修复 形状记忆

【摘要】：智能水凝胶在实际应用中具有巨大的实用价值和应用前景。目前研究者对同时具有自修复和形状记忆两种功能的水凝胶的研究较少。多巴胺与Fe~(3+)的配位作用广泛存在于自然界中并具有很高的缔合常数和可逆性,能够赋予聚合物许多新颖的性质,如:多重刺激响应性、自修复性以及形状记忆性。基于此,我们利用多巴胺与Fe~(3+)的金属配位作用和化学交联作用,制备了 4 arm PEG-Dopa-Fe~(3+)水凝胶。此外,我们还将4 arm PEG-Dopa氧化制得了 c-4 arm PEG-Dopa水凝胶。在论文第二章,通过取代反应、水解反应及酰胺偶联反应制备了 4 armPEG-Dopa-Fe~(3+)水凝胶。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及核磁共振氢谱(1H-NMR)证实了4armPEG-Dopa的化学结构,紫外可见吸收光谱图(UV-vis)和拉曼光谱证明了4 arm PEG-Dopa与Fe~(3+)之间的存在金属配位作用及化学交联作用。通过流变仪以及万能材料力学实验机对水凝胶的流变性能以及力学性能进行了考察,结果显示水凝胶具有很好的力学性能,且水凝胶pH值的大小以及Fe~(3+)的含量都会对其力学性能产生影响。Fe~(3+)的含量越多,凝胶抗拉强度越大但伸长率越差,且当pH值为9时,凝胶力学性能最好。在论文第三章,我们通过调节水凝胶中Fe~(3+)的含量来控制物理交联和化学交联的比例,通过流变测试以及拉伸测试考察水凝胶的自修复性能,以及探究了 Fe~(3+)的含量对其形状记忆功能的影响。结果显示,水凝胶具有很好的自修复功能并且凝胶中Fe~(3+)的含量越多其自修复性能越差,调控水凝胶pH值的大小能够实现形状记忆功能,其中,Dopa与Fe~(3+)的摩尔比为1:0.8的水凝胶同时具有优异的自修复及形状记忆性能,并拥有较好的力学性能。在论文第四章,我们使用高碘酸钠(NaIO_4)将4 arm PEG-Dopa氧化并形成网络状结构,制得c-4 arm PEG-Dopa水凝胶,通过紫外可见吸收光谱图(UV-vis)证实了材料氧化反应的发生。通过X射线衍射(XRD),差示量热扫描仪(DSC)以及动态力学分析(DMA)对材料的结晶性能、热性能以及形状记忆性能进行了考察。结果证明c-4 arm PEG-Dopa水凝胶具有优异的力学性能以及很好的形状记忆性能,少量水分子的渗入能够溶解亲水性聚乙二醇中的结晶区域,使聚合物结晶度降低和熔点降低,但对材料的形状记忆性能并不产生明显的影响,在含水量较低的状态下其形状固定率和回复率均在96%以上。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ427.26

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