温敏纳米凝胶二元静电组装体溶胶—凝胶相变机理研究

发布时间：2017-09-12 22:32

  本文关键词：温敏纳米凝胶二元静电组装体溶胶—凝胶相变机理研究

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【摘要】：分子组装技术在构建新型功能材料方面发挥了巨大的作用。纳米粒子是通过粒子组装调控其聚集体的有序/无序结构。如纳米粒子的凝胶化广泛发生在具有吸引作用的粒子体系。这些短程强引力作用包括静电引力、多重氢键、疏水作用等。本课题采用种子乳液聚合法制备了带不同表面电荷的多种温敏纳米凝胶，研究这些纳米凝胶的纳米特征、粒子间力作用强度和尺度的温度/pH依赖性对其二元凝胶组装行为、微观分形结构的影响，并探索了二元纳米凝胶静电组装体的相变和流变行为。具体内容如下： 1)带负电荷核壳型纳米凝胶聚（N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸）（PNA）和带正电荷核壳型纳米凝胶聚（甲基丙烯酸寡聚乙二醇乙酯-co-甲基丙烯酸二乙胺基乙酯）（PMD）二元组装体的研究：①PMD纳米凝胶合成配方优化，150mL反应体系中最佳优化配方为：MEO_2MA:7.0mmol,1.69mL，PEG-750:0.27mmol,200mg，V-50:0.028mmol,7.5mg，CTAB:0.015mmol,5.6mg，DEA:0.6mmol,0.120mL。②PEG-750、CTAB和V-50用量影响pMEO_2MA的稳定性，交联剂用量越大，pMEO_2MA粒径越大，乳化剂和引发剂用量增加，粒径减小；三者用量达到一定值，粒径趋于稳定。③温度对PMD粒径和表面电位的影响，MEO_2MA单体表现出不同于N-异丙基丙烯酰胺的温敏性。④PNA:PMD二元凝胶组装体相变行为研究，仅10wt%的单纯PMD和PNA可以出现低温凝胶化状态；两种凝胶混合比对相变行为无影响；酸的添加可以促进二元凝胶组装体在高温下的相分离；一定浓度的NaCl可促进凝胶化。⑤PNA:PMD二元凝胶组装体流变行为研究，单纯PMD和二元凝胶PNA:PMD (8wt%)的储能模量和损耗模量无交点。 2)带负电荷PNA纳米凝胶和带正电荷核壳型纳米凝胶聚（N-异丙烯丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸二乙胺基乙酯）（PND）二元组装体的研究：①温度、pH对PNA和PND粒径和表面电位的影响。②凝胶混合比、温度、pH和NaCl对二元凝胶粒径和表面电位的影响，PNA:PND=1:7时，凝胶粒径最大，这一比值刚好近似于PNA与PND表面电位绝对值之比的倒数（-13.1mV/+2.04mV），两种凝胶完全组装； pH低于4和高于8时，，高温下凝胶颗粒粒径增加，这是由于质子化和去质子化作用改变了两种颗粒表面的电荷分布状况产生的静电排斥作用引起的；NaCl降低了二元凝胶VPTT，它的添加破坏了凝胶颗粒表面的水化层和双电层，使凝胶在高温下发生团聚。③PNA和PND纳米凝胶表面带电基团数的测定，酸碱滴定曲线分析表明，PNA纳米凝胶和PND纳米凝胶带电基团摩尔量之比为4:1。④PNA:PND二元凝胶组装体相变行为研究，PNA:PND二元凝胶可发生凝胶化的最低临界浓度为2wt%，浓度越高，相变温度ST越低；同一凝胶浓度不同混合比的ST不同，PNA/PND纳米凝胶质量比在1/7～1/15时，ST值达到最小值。pH对二元凝胶相变行为影响不大；NaCl的添加可促进凝胶化。NaCl浓度越大，ST值越小。⑤PNA:PND二元凝胶组装体流变行为研究，流变实验定量验证了相变实验的结论，二元凝胶PNA:PND=1:11在pH中性时凝胶强度最佳，凝胶化温度约为35.4℃。
【关键词】：分子间力 核壳型纳米凝胶 温度 pH 盐浓度 相变 流变
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 纳米粒的组装10-12
• 1.2 纳米凝胶的性质与制备方法12-14
• 1.3 凝胶化的模型14-16
• 1.4 本文的研究目的和研究内容16-18
• 2 温敏纳米凝胶的制备与表征18-33
• 2.1 前言18
• 2.2 实验试剂与方法18-22
• 2.3 实验结果与讨论22-31
• 2.4 本章小结31-33
• 3 PNA:PMD 二元纳米凝胶相变与流变行为研究33-39
• 3.1 前言33
• 3.2 材料与方法33-34
• 3.3 实验结果与讨论34-37
• 3.4 本章小结37-39
• 4 PNA:PND 二元纳米凝胶相变与流变行为研究39-58
• 4.1 前言39
• 4.2 材料与方法39-41
• 4.3 实验结果与讨论41-56
• 4.4 本章小结56-58
• 5 全文总结58-60
• 5.1 实验主要研究内容58-59
• 5.2 特色与创新59
• 5.3 进一步工作内容59
• 5.4 课题展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64

【共引文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 徐世美;有机/无机纳米复合水凝胶的合成及性能研究[D];大连理工大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 时晓梅;有机—无机硅杂化水凝胶的合成及性能研究[D];新疆大学;2009年

2 李智文;壳聚糖的改性及其智能水凝胶的研究[D];西北师范大学;2009年

3 费翔;纳米复合双网络结构水凝胶的合成及其性能研究[D];新疆大学;2010年

本文编号：839904