基于苯硼酸—双羟基交联的聚合物/碳纳米管杂化凝胶的制备研究

摘要

苯硼酸及其衍生物能够与含双羟基或多羟基物质发生缩合反应生成可逆的硼酸酯键，被广泛应用于糖类物质的检测，分离和提纯。利用该特性制备的苯硼酸聚合物凝胶具有糖类和pH双重敏感性，它在药物控释，分离等领域具有重要的研究价值。然而这类凝胶一般机械强度较差，容易碎裂，这些缺点限制了它在实际中的应用。为了克服这些缺点，本文分别合成了含双羟基侧基（PHBA）和含苯硼酸侧基（poly(VPB-co-DMA)）的聚合物，并将双羟基聚合物共价接枝到碳纳米管表面，利用以上三者的交联反应来调制杂化凝胶，以提高杂化凝胶机械性能。本论文的主要研究工作有以下几个方面：
　　（1）采用RAFT聚合分别合成含双羟基侧基及含苯硼酸侧基聚合物。GPC结果表明这两种聚合物都具有较窄的分子量分布。
　　（2）采用氮烯加成法合成双羟基聚合物修饰的碳纳米管。利用FTIR、Raman和TGA分别对其进行了表征，FTIR和Raman光谱表明聚合物已成功接枝于碳纳米管表面，TGA结果显示，聚合物在碳纳米管表面接枝量约为27wt％。
　　（3）制备具有pH响应性的碳纳米管杂化凝胶。考察pH值、官能团摩尔配比、碳纳米管浓度、凝胶浓度对杂化凝胶流变性能的影响，并研究它的pH响应性和自愈合性能。研究结果表明当pH>7.0或pH<3.8时，该体系不能形成凝胶；在pH介于3.8~7.0之间时，体系可形成具有粘弹性的杂化凝胶。HBA/VPB摩尔比从2:1升至5:1的过程中，杂化凝胶储能模量下降，弛豫时间变短。提高杂化凝胶内共价修饰碳纳米管含量或凝胶的质量分数均可使其储能模量获得提升。另外实验结果还表明杂化凝胶具有良好的pH响应性和自愈合能力。

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第1章 文献综述

1.1. 引言

1.2. 碳纳米管的结构与性能

1.3. 碳纳米管的修饰

1.4. 苯硼酸-双羟基聚合物凝胶的研究进展

1.5. 聚合物/碳纳米管杂化凝胶的研究现状

1.6. 本论文研究的内容、目的和意义

参考文献

第2章 含苯硼酸及含双羟基侧基聚合物的合成与含双羟基侧基聚合物共价修饰碳纳米管的制备

2.1. 前言

2.2. 实验部分

2.3. 结果与讨论

2.4. 结论

参考文献

第3章 聚合物/碳纳米管杂化凝胶的合成及性能表征

3.1. 前言

3.2. 实验部分

3.3. 结果与讨论

3.4. 本章小结

参考文献

总结与展望

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况

附录A 实验原料及试剂

附录B 分析测试