新型聚丙烯酰胺水凝膠的制備與性能.pdf

1、聚丙烯酰胺(PAM)水凝膠在藥物控釋、組織工程、物質(zhì)分離、工農(nóng)業(yè)、石油化工、機(jī)械器件等方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。但是傳統(tǒng)方法制備的PAM水凝膠力學(xué)性能不佳，缺乏功能基團(tuán)，使其應(yīng)用范圍受到極大的限制，因此設(shè)計(jì)和制備新型結(jié)構(gòu)的聚丙烯酰胺水凝膠及其功能化一直以來(lái)都是水凝膠領(lǐng)域的熱門研究課題。
　　本論文工作針對(duì)不同使用環(huán)境中傳統(tǒng)PAM水凝膠強(qiáng)度弱、易被破壞的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)制備了三種不同交聯(lián)形式的高強(qiáng)度PAM基水凝膠，即溫敏性自修復(fù)聚丙烯酰胺

2、水凝膠、原位熱交聯(lián)型聚丙烯酰胺水凝膠以及“活性”聚合物納米粒子增強(qiáng)聚丙烯酰胺水凝膠，并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了表征。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.乳液聚合法一步制備溫敏性自修復(fù)聚丙烯酰胺水凝膠。首先合成了側(cè)基易于形成氫鍵的乙烯基共聚單體5-乙酰氨基丙烯酸戊酯（AAPA），然后將AAPA、丙烯酰胺（AM）和甲基丙烯酸十二烷基酯(DM)按一定比例與含有乳化劑十二烷基硫酸鈉(SDS)的水溶液混合形成乳液，以過(guò)硫酸銨(APS)和四甲基乙二胺(TE

3、MED)為引發(fā)劑體系，室溫下一步反應(yīng)得到自修復(fù)聚丙烯酰胺水凝膠，該凝膠的彈性模量高達(dá)400 Pa。疏水鏈段在疏水締合作用下發(fā)生相分離形成可控的物理交聯(lián)點(diǎn)，當(dāng)溫度升高到70℃時(shí)，凝膠會(huì)發(fā)生凝膠·溶膠轉(zhuǎn)變。將斷裂的凝膠斷面接觸，2 min內(nèi)斷裂的凝膠能夠回復(fù)到原始強(qiáng)度95％以上。
　　2.原位熱交聯(lián)型聚丙烯酰胺水凝膠的制備。在四氫呋喃中通過(guò)自由基溶液聚合制備AM和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)的無(wú)規(guī)共聚物P(AM-co-M

4、PS)，將所得共聚物溶于水，能夠形成粘度為4～10 mPa·s的聚合物水溶液，當(dāng)P(AM-co-MPS)共聚物水溶液濃度大于10 wt％，且共聚物中MPS的含量高于19wt％時(shí)，可以在50～70℃下原位交聯(lián)形成凝膠，強(qiáng)度高達(dá)7500 Pa。
　　3.“活性”聚合物納米粒子增強(qiáng)聚丙烯酰胺水凝膠的制備。首先在甲醇中通過(guò)可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合制備兩親性嵌段共聚物聚丙烯酸-b-聚苯乙烯(PAA-b-PS)，經(jīng)過(guò)在水中透析可自