基于动态硼酸酯键交联的自修复多功能凝胶

摘要

多功能和多重敏感凝胶为可应用于很多的领域的智能装置的设计和制造提供了一个前景广阔的平台。但是通过简单的合成步骤以及低成本的原料来制备性能优异的多功能性的凝胶仍具有很大的挑战。 本文以成本低且易得的3-羧基苯硼酸(CPBA)和胱胺二盐酸盐为原料，制备了一种含双苯硼酸基团和二硫键的交联剂(3-二羟硼基苯甲酸)胱胺(BPBAC)。这种交联剂可通过与含有邻苯二酚基团或顺式二元醇的聚合物溶液混合，交联形成凝胶。本文中，我们制备了含邻苯二酚基团的聚合物：聚(丙烯酰胺-co-3-甲基丙烯酰多巴胺)(P(AM-DOPMA))、多巴胺接枝透明质酸(HA-DOP)、聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-3-甲基丙烯酰多巴胺)(P(NIPAM-DOPMA))和含二醇的聚乙烯醇(PVA)，并通过硼酸基团-邻苯二酚基团/二醇的结合作用交联制备了含有两种动态键的多重敏感水凝胶。 由于可逆的动态硼酸酯键和二硫键的性能，制备得到的P(AM-DOPMA)凝胶、HA-DOP凝胶、PVA凝胶不仅具有pH、葡萄糖、还原三重敏感性，还有自愈合性能。另外，由于PNIPAM自身的温度敏感性，因此P(NIPAM-DOPMA)凝胶不仅具有温度、pH、葡萄糖、还原四重敏感性，并且具有自愈合性质；同时由于，邻苯二酚基团的作用，它还具有生物粘附性。我们可以简单地通过调节BPBAC或邻苯二酚化合物的含量来调节凝胶的力学和机械性能。这种方法制备简单，原料易得，凝胶性能多样化且易控，这为多重敏感凝胶的制备提供了一个广阔的平台。

目录

声明

第1章 前言

第2章 文献综述

2.1 敏感性水凝胶

2.2 敏感性水凝胶的制备方法

2.3 动态共价交联的多重敏感凝胶的应用

2.4 本文的研究内容和意义

第3章 实验部分

3.1 实验药品和仪器

3.2 合成与制备

3.3分析测试

第 4 章 基于动态硼酸酯键交联的三重敏感凝胶

4.1 引言

4.2 BPBAC交联的P(AM-DOPMA)三重敏感凝胶的制备与性能研究

4.3 BPBAC交联的HA-DOP三重敏感凝胶的制备与研究

4.4 pH、葡萄糖和还原三重敏感的PVA凝胶的制备与性能研究

4.5 本章小结

第5章 基于动态硼酸酯键交联的四重敏感凝胶

5.1 引言

5.2 聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-3-甲基丙烯酰多巴胺) (P(NIPAM-DOPMA))的制备和表征

5.3 不同DOPMA含量的P(NIPAM-DOPMA)聚合物溶液的临界转变温度(LCST)

5.4 聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-3-甲基丙烯酰多巴胺) (P(NIPAM-DOPMA))凝胶的制备与力学性能表征

5.5 交联剂BPBAC和DOPMA含量对P(NIPAM-DOPMA）凝胶的性能的影响

5.5 DOPMA含量不同的P(NIPAM-DOPMA)凝胶的SEM

5.6 P(NIPAM-DOPMA）凝胶的温度、pH、葡萄糖、氧化还原敏感性

5.7 P(NIPAM-DOPMA)凝胶的自愈合性能

5.8 P(NIPAM-DOPMA)凝胶的粘附性能

5.9 本章小结

第6章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢