快速响应的温敏性pnipaam粘土纳米复合水凝胶的制备与性能研究

《快速响应的温敏性pnipaam粘土纳米复合水凝胶的制备与性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、东华大学硕士学位论文快速响应的温敏性PNIPAAm／粘土纳米复合水凝胶的制备与性能研究摘要聚(N．异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)凝胶是一种非离子型温度敏感性水凝胶，其体积相转变温度(Ⅵ，TT)在32。C左右i在外界温度较低于其VPTT时，PNIPAAm水凝胶具有良好的亲水性；当温度上升至其VPTT以上时，PNIPA_Am水凝胶体积收缩。基于这种特性，它在药物控制释放、酶的固定化及循环吸附材料等方面有着诱人的应用的前景。但是传统的PNIPAAm水凝胶存在机械性能差、易碎、响应速率慢及透明性差等缺点，大大限制

2、了其应用。本文通过添加制孔剂和冷冻干燥的方法制备了具有较快响应速率和良好力学性能的温敏性PNIPAAm／粘土纳米复合水凝胶(NCgels)，对这类凝胶的结构和形态、溶胀和消溶胀行为、力学性能等进行了系统的研究。主要研究结果如下：1．通过制备快速响应PNIPAAm／Clay纳米复合水凝胶的探测性试验发现，相对于碳酸钠和碳酸钙，KPS与粘土片层具有更强的离子相互作用，从而能形成稳定的三维网络结构，而聚乙二醇通过与粘土片层表面的吸附作用把粘土包附起来，使粘土片层东华大学硕士学位论文无法起到交联剂的作用，从而无法形成

3、三维网络结构。2．以CaC03为制孔剂制备得到具有快速响应速率的PNIPAArrdClay纳米复合水凝胶(NCx／y(z)gels)。研究CaC03的粒径大小和不同含量对凝胶响应速率和力学性能的影响。实验结果表明，与没有加CaC03的PNIPAAm／粘土纳米复合水凝胶相比NCx／y(z)水凝胶的消溶胀速率得到了明显的提高，这是由于凝胶中孔洞结构的形成。凝胶中的孔洞结构由CaC03颗粒的大小和含量来决定的，3000目的CaC03比800目的CaC03制得的YCx／y(z)水凝胶孔洞更小，密度更高，消溶胀速度更快

4、；并且随着CaC03含量的增加消溶胀速率也相应提高。由于凝胶中形成孔，洞结构，NCx／y(z)水凝胶的机械性能随着CaC03含量的增加有所下降；但与传统的化学交联的PNIPAAm水凝胶相比，它的强度和韧性还是有明显的提高。3．以Na2C03为制孔剂制备得到具有快速响应速率的PNIPAAm／Clay纳米复合水凝胶(NCx／ygels)。研究了不同粘土含量和不同Na2C03含量的NCrdy水凝胶的响应速率。研究结果表明，相对于NC水凝胶，NCx／y水凝胶具有快速的响应速率，但是粘土含量和Na2C03含量的变化对消

5、溶胀速率的影响不大。4．通过冷冻干燥对NC水凝胶进行处理得到具有快速响应速率的PNIPAAm／粘土纳米复合水凝胶(FDgels)。研究了冷冻干燥过程中的水含量(Q)对于孔洞尺寸、水从凝胶中渗出的速度以及力学性能的影响。研究结果表明，在冷冻干燥过程中水含量是决定孔洞尺寸的一个很重要的因素，水含量(Q)越多，孔洞尺寸越大，水从凝胶中渗出的速度越快。FD水凝胶中的孔洞结构也导致了其抗张应力和断裂伸长的降低。●关键词：N一异丙基丙烯酰胺，粘土，纳米复合水凝胶，快速响应，制孔剂，冷冻干燥东华大学硕士学位论文TheSyn

6、thesisandCharacterizationofFastResponsiveThermosensitivePoly(N—isopropylacrylamide)／CiayNanocompositeHydroge

7、sABSTRACTPoly(N-isopropylacrylamide)(abbreviatedasP№PAAm)hasbeenoneoftheintensivelystudiedthermosensitivepolymersandexhibitsavolumephasetransitionte

8、mperature(VPTT)around32。C．Belowthistemperature，thePNIPAAmpolymeriswellsolubleinaqueousmediabutprecipitatesfromthesolutionasthetemperatureisincreasedabovetheVPTT．ThepropertiesofPNIPAAmhydrogelhavebeenofgreatinterestforawidevarietyofapplications,forinstance，d

9、evicesforcontrolleddrugreleaseorimmobilizationofenzymesandrecyclableabsorbents．ConventionalPNIPAAmhydrogels，preparedusingorganiccross—linkers，hadsomeseriousdisadvantagessuchasthelackofmechanicaltoughne