高强度paa和pam系互穿网络水凝胶的合成与性能研究

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1、摘要摘要高分子凝胶是由具有三维网络结构的亲水性或亲油性高分子聚合物吸收溶剂而溶胀形成的。智能水凝胶是一种能感知周围环境变化、而且针对环境的变化能采取相应对策的高分子材料。近年来，研究人员更注重对凝胶的敏感性进行研究，如pH敏感、温度敏感、离子强度敏感、电敏感及光敏感等。利用水凝胶的敏感性和吸附性，已将其成功地应用于生物医学与工程技术领域，但由于水凝胶在饱和溶胀状态下的机械强度较低，使其在某些领域的应用受到了限制。为了改善凝胶的机械强度，互穿网络(InterpenetratingNetwork，IPN)技术得以提出并得到发展。由于在IPN水凝胶

2、中，各聚合物具有相对的独立性，可以保持各自的一些性能，因此IPN水凝胶的制备及性能研究对于水凝胶的推广应用具有深远的意义。本文提出一种制备IPN水凝胶的新方法——新型两步水溶液聚合法，并采用对比实验详细研究了两步水溶液聚合法制备的IPN，具有不同于共聚或共混法合成的聚合物的网络结构及物理性能。通过红外光谱(FTIR)表征、扫描电子显微镜(SEM)观察、热重(TGA)分析、溶胀性能及拉伸强度测试等手段分析表征了两步水溶液聚合法制备的IPN或semi-IPN所具有的独特结构和性能。结果表明：IPN水凝胶中同时存在共聚和共混两种结构，为共聚和共混复

3、合的一种存在形式，且IPN或semi-IPN水凝胶具有与其共聚物相同甚至更高的热稳定性。相对于传统方法合成的水凝胶，采用新型两步水溶液聚合法制备的IPN水凝胶具有机械强度高、性能稳定等优点，并且保留了IPN各组分的性能，具有较高的研究价值。对于两步水溶液聚合法制备的PAA/Starchsemi-IPN水凝胶，研究了不同淀粉含量对水凝胶溶胀度和溶胀速率的影响，结果表明水凝胶的溶胀以高分子链在水溶液中的松弛为主。探讨了pH敏感、开关效应以及离子强度敏感，并以Flory理论对离子型PAA/Starchsemi-IPN水凝胶在不同价态盐溶液中的溶胀进

4、行了研究。凝胶在一价阳离子盐溶液中的溶胀可以采用Flory理论进行定量计算，而在高价盐溶液中只能用于定性分析。采用该法合成的PAA/Starchsemi-IPN水凝胶的压缩强度明显高于共聚法制备的水凝胶。I摘要以PAM为基体、PVA为增强体，采用两步水溶液聚合法合成了PAM/PVAIPN水凝胶。系统研究了PVA含量、交联剂用量、拉伸时间等因素对PAM/PVAIPN水凝胶拉伸强度及伸长率的影响。拉伸实验表明：随着PVA和交联剂用量的增大，PAM/PVAIPN水凝胶的拉伸强度逐渐提高，其最高拉伸强度与拉伸率分别可达2.4MPa和3000%。对PV

5、A的増韧机理进行了探讨。X射线衍射(XRD)图谱表明PVA的晶型发生转变。水凝胶的宏观形貌表明：交联剂与PVA用量越多，对PAM/PVAIPN水凝胶的硬度越较大。关键词：互穿网络水凝胶，两步水溶液聚合，聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，淀粉，聚乙烯醇，环境敏感性，凝胶强度，表征IIABSTRACTABSTRACTMacromoleculehydrogelsareformedbyhydrophilicoroilphilicmacromoleculepolymersafterabsorbinglargeamountofsolventsandsoswollen

6、.Intelligentmacromoleculecansensethevarietyofconditionsandresponsetoit.Recently,researchersaremoreinterestedinthesensitivitiesofthehydrogelswhileholdpH-sensitivity,thermo-sensitivity,ionicstrengthsensitivity,electronicsensitivityandray-sensitivityetcproperties.Recently,hydr

7、ogelsaresuccessfullyappliedinbiomedicineandengineeringtechnologies.Andbecausethemechanicalstrengthoftheswellonhydrogelsarebadly,Interpenetratingnetwork(IPN)isputforwardandexpanded.IPNisanewkindoffunctionalpolymerwhichhastwodifferentcomponents,andeachcomponentholdingitsownco

8、nfigurationandproperties.EachcomponentinIPNhydrogelsisrelativelyindependentandcank