超拉伸环境响应离子型纳米复合水凝胶

作     者：朱美娜 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：童真

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：锂藻土 纳米复合水凝胶 环境响应性 超拉伸 离子型单体 

摘      要：本工作的主要目的是以锂藻土Laponite作为交联剂,通过功能性单体在锂藻土Laponite分散液中原位聚合,制备具有优异力学性能的环境响应性的离子型纳米复合水凝胶(nanocomposite hydrogel,NC gel)。研究工作的基本思路是:通过研究单体/锂藻土Laponite分散液的稳定性,筛选出合适的功能性单体与丙烯酰胺类单体在Laponite分散液中原位共聚合,控制合成条件,制备具有超拉伸性的环境响应性NC凝胶。本工作的主要内容和结果如下: 1.以溶胶型锂藻土Laponite XLS为交联剂,采用阳离子型单体甲基丙烯酸-N,N-二甲胺基乙酯(DMAEMA)与丙烯酰胺(AM)在Laponite分散液中原位自由基聚合,合成了具有pH响应性的阳离子型聚AM/DMAEMA/Laponite纳米复合水凝胶。考察了阳离子型单体DMAEMA对Laponite分散液稳定性的影响以及聚AM/DMAEMA/Laponite纳米复合水凝胶的力学性能、透明度和pH响应性。DMAEMA参与共聚后,NC凝胶的拉伸强度和断裂伸长率下降,但是仍然具有优异的拉伸性能,拉伸强度大于60kPa,断裂伸长率大于700%。DMAEMA的加入导致分散液的Zeta电位绝对值降低,稳定性下降。从而导致合成的共聚NC凝胶结构不均匀,凝胶呈现半透明,并且随着共聚NC凝胶中阳离子型单体DMAEMA含量的增加,透明度下降。为了避免阳离子型DMAEMA对反应的催化作用,也采用了紫外引发的方式来合成共聚NC凝胶,得到了拉伸力学性能以及透明度较氧化还原引发都更好的共聚NC凝胶。 2.以溶胶型的锂藻土Laponite XLS为交联剂,采用阴离子型单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠(AMPSNa)与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)在Laponite分散液中原位自由基聚合,合成了阴离子型聚NIPAm/AMPSNa/Laponite纳米复合水凝胶。考察了阴离子型单体AMPSNa对Laponite分散液稳定性的影响和聚NIPAm/AMPSNa/Laponite纳米复合水凝胶的力学性能、透明度和环境响应性。随着阴离子型单体AMPSNa含量的增加,NC凝胶的拉伸强度和断裂伸长率稍有增加,拉伸强度大于130kPa,断裂伸长率大于1000%。AMPSNa的加入导致分散液稳定性下降。随着阴离子型单体AMPSNa的增加,共聚NC凝胶由透明变成半透明。共聚NC凝胶具有温敏性和离子强度响应性。