Pickering乳液聚合水凝胶结构及衍生物制备方法

摘要

由于在外部磁场的刺激下，磁性水凝胶能迅速做出诸如形变，溶胀及消溶胀之类的反应，所以其在生物领域中的可控性和刺激反应等方面有巨大的潜在应用。但由于存在（1）磁性粒子难以均匀分散在凝胶体系中；（2）磁性粒子难以与凝胶体系紧密结合；（3）力学性能较差；（4）制备工艺繁琐等问题，极大限制了水凝胶作为结构材料在生物领域中的应用。
　　Pickering乳液是以超细的固体颗粒取代传统乳化剂，而使油相分散形成的乳液，相对于传统乳液具有良好的稳定性。以磁性超细固体颗粒作乳化剂，以含有双键的硅烷偶联剂作油相而制备的Pickering乳液，加入丙烯酰胺为单体，在乳液聚合凝胶化后得到的磁性水凝胶（PE胶），对解决以上问题表现最为突出。但对于其结构一直没有做深入探究。本文通过将这种制备方法逐步分解进行制样及这种制备方法的成品作为基材制样进行表征等途径，进一步讨论了这种制备方法的所获得水凝胶的结构，潜在物理化学性能，以及应用前景。本论文研究的主要内容如下：
　　（1）单独研究γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（TPM）在水凝胶中的交联机理。即以十二烷基磺酸钠（SDS）代替磁性纳米粒子作分散剂，仍以TPM为多官能度交联剂，丙烯酰胺（AAm）为单体，蒸馏水为溶剂。通过“一锅法”悬浮聚合制备水凝胶SDS-TPM水凝胶（ST胶）。通过对不同TPM的含量的样品作SEM，力学性能测试，溶胀性能测试进行对比分析，探讨TPM在ST胶中的交联机理。并通过N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）与TPM复合交联，制备了具有综合性能良好的SDS-TPM-MBA胶（STM胶），并探讨复配比例和含量对材料力学性能的影响。
　　（2）研究Pickering Emulsion胶（PE胶）在高TPM浓度和高含水率（或低AAm浓度）下的物理化学性能。本课题组前面的研究中认为PE胶在低AAm浓度下的力学性能表现很差甚至呈流动状，这是值得进一步深究的，因为虽然水凝胶的水含量极大的影响其力学性能，只要能保持三维网络结构是能够保持一定强度。本文通过对两种制备方法下获得同一水含量PE胶的力学性能，HF溶解测试，合成前悬浮液粒径分布，溶胀性能作比较分析，论证了 PE胶的微观结构。
　　（3）对PE胶进行互穿改性，探究其应用前景。PE胶虽然强度大，但由于三维网络以柔性链构成，压应变后形变回复缓慢。本文通过溶胀法，成功地将丙烯酸钠引入PE胶网络，实现互穿，制备了PEDN胶（Pickering Emulsion Double Net胶）不仅改善了凝胶的受压后的回复能力，略微提升了凝胶的抗压强度，加快了凝胶的溶胀响应能力。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1水凝胶的定义

1.1 磁性水凝胶的定义

1.2 高强水凝胶的定义

1.3 高强水凝胶的结构性能

1.4磁性水凝胶的制备方法

1.5 本文研究思路

第2章 ST胶的制备与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 PE胶的制备与结构探讨

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 PEDN胶的制备与表征

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 结论

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目及取得的研究成果