微波低温等离子体引发聚合P（AMPS/NIPA）凝胶及其智能纺织品的研究

摘要

本文以设计的新型P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶为机敏材料，将其应用于纺织品上，研发具有温度和pH值双响应能力的智能纺织品。通过凝胶的吸水溶胀和失水收缩作用，封闭或敞开纺织品的纱线及纤维间的缝隙，使得织物的耐静水压、透湿性、透气性等服用性能指标得以智能调节，随外界环境因素(如：温度和pH值)的变化而变化。 首先用AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)单体的微波低温等离子体引发聚合了PAMPS凝胶，通过正交设计初步探讨了微波低温等离子体处理时间、功率、交联剂浓度、单体浓度和聚合温度等因素对PAMPS凝胶性能的影响；并对凝胶的pH敏感性和温度敏感性进行了研究。结果表明，PAMPS凝胶具有很高的吸水能力和溶胀比，同时对pH值有较强的响应能力。 在此基础上，结合NIPA(N-异丙基丙烯酰胺)的结构特征和PNIPA的温敏性，用微波低温等离子体引发聚合了P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶，详细探讨了微波低温等离子体处理功率、处理时间、总单体浓度、AMPS单体浓度、交联剂浓度及聚合反应温度等因素对P(AMPS/NIPA)二元凝胶溶胀性能的影响：并对其三维交联结构、热稳定性、失水-吸水动力学、温度敏感性、pH敏感性、体积复原性等进行了研究；确定了适合微波低温等离子体引发聚合P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶的最佳工艺。研究表明，P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶具有高的溶胀比，较好的失水-吸水可逆性、体积复原性和响应速率，同时对温度和pH值有良好的响应性。 此后用微波低温等离子体引发纺织材料的接枝聚合反应，分别研究了棉针织物接枝AMPS和棉、涤棉混纺针织物接枝AMPS/NIPA二元单体，使智能凝胶以接枝的方式添加到纺织材料上；详细探讨了微波低温等离子体处理功率和时间、总单体浓度、AMPS单体浓度、交联剂浓度及聚合反应温度和时间等因素对增重率(接枝率)的影响，通过正交设计、方差分析及数理统计对各影响因子进行分析，确定了微波低温等离子体引发接枝聚合的最佳工艺条件；对接枝纺织材料的失水-吸水动力学、温度敏感性、pH敏感性等进行了研究；对接枝前后棉、涤棉混纺针织物的静水压、透湿性和顶破强力等服用性能指标进行了对比和综合评价。研究表明，P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶接枝到纺织材料后，仍具有较好的温度敏感性、pH值敏感性以及较好的失水-吸水可逆性和响应速率，但溶胀比有所下降；接枝后织物的耐静水压有大幅度提高，透湿性有所下降，顶破强力有所降低。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

本论文的主要创新点

第一章绪论

1.1智能纺织品及其发展

1.1.1“智能”的概念与智能纺织品

1.1.2用于纺织品的机敏材料

1.1.3智能纺织品的分类

1.1.4智能纺织品的加工方式

1.1.5智能纺织品的发展

1.2智能凝胶及其在纺织品上的应用

1.2.1智能凝胶含义

1.2.2智能凝胶的分类

1.2.3智能凝胶的溶胀机理

1.2.4智能凝胶的应用

1.2.5智能凝胶的发展状况

1.3论文的意义和研究内容

1.3.1论文的意义

1.3.2论文的研究内容

1.3.3主要研究的性能指标

第二章温度、pH值双响应智能凝胶的结构设计

2.1温度敏感凝胶

2.1.1热缩型温敏凝胶

2.1.2热胀型温敏凝胶

2.1.3热缩型温敏凝胶的分子结构特征

2.1.4热缩型温敏凝胶的体积温敏原理

2.2pH敏感凝胶

2.2.1pH敏感凝胶分类

2.2.2pH敏感凝胶的结构特征

2.2.3pH敏感凝胶的体积相变原理

2.3温度、pH值双响应智能纺织品对智能凝胶的要求

2.4本论文对温度、pH值双响应智能凝胶的结构设计

第三章微波低温等离子体化学及其应用

3.1等离子体概念

3.2微波低温等离子体及其特点

3.3微波低温等离子体的应用

3.3.1气相沉积制膜

3.3.2氮化与氧化

3.3.3表面刻蚀与清洗

3.3.4材料表面改性

3.3.5高分子材料的合成

3.4微波低温等离子体引发聚合

3.4.1微波低温等离子体引发聚合的机理

3.4.2微波低温等离子体引发聚合的过程

3.4.3微波低温等离子体引发接枝聚合

3.4.4微波低温等离子体引发(接枝)聚合的特点

3.5微波低温等离子体在本论文研究中的应用

3.5.1微波低温等离子体引发聚合制备智能凝胶

3.5.2微波低温等离子体引发接枝聚合制备智能纺织品

第四章微波低温等离子体引发聚合PAMPS一元凝胶及其性能研究

4.1实验部分

4.1.1实验试剂及材料

4.1.2实验仪器与设备

4.1.3实验方法

4.2结果与分析

4.2.1 PAMPS凝胶及性能

4.2.2棉织物接枝AMPS及其性能

4.3本章小结

第五章微波低温等离子体引发聚合P(AMPS/NIPA)二元智能凝胶及其性能研究

5.1实验部分

5.1.1实验试剂

5.1.2实验仪器与设备

5.1.3实验方法

5.2结果与分析

5.2.1二元凝胶的红外谱图分析

5.2.2二元凝胶内部交联结构表征

5.2.3交联密度计算

5.2.4影响微波低温等离子体引发聚合制备二元凝胶的因素

5.2.5二元凝胶性能研究

5.2.6二元凝胶的TG、DTG热重分析

5.3本章小结

第六章微波低温等离子体引发棉及涤棉织物接枝聚合AMPS/NIPA二元单体的研究

6.1实验部分

6.1.1实验试剂及材料

6.1.2实验仪器与设备

6.1.3实验方法

6.2结果与分析

6.2.1接枝棉织物结果与分析

6.2.2接枝涤棉织物结果与分析1

6.2.2接枝涤棉织物结果与分析2

6.3本章小结

第七章结论

第八章展望

参考文献

博士研究生学习期间发表专著、论文和参加科研情况

致谢

附录