聚合物基纳米复合水凝胶的制备与性能研究

摘要

水凝胶是具备三维网络结构的功能高分子材料，由于优异的吸水保水等性能，在药物载体、生物医学等领域有很大的应用价值。本文采用光催化的方法制备了纳米硅粒子(F-SiNPs)，采用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)，将它们作为无机填料加到传统水凝胶中，制备性能优异的有机/无机智能水凝胶，来改善传统水凝胶的强度、热稳定性等。具体如下:
　　(1)以丙烯酰胺(AM)为单体，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，过硫酸铵(APS)为引发剂，在F-SiNPs水溶液中制备了F-SiNPs/PAM纳米复合水凝胶。F-SiNPs无机粒子的存在赋予凝胶荧光性能。
　　(2)以海藻酸铵(SA)、丙烯酰胺(AM)为单体，MBA为交联剂，APS为引发剂，在GO水溶液中自由基聚合，制备了SA/GO/PAM复合水凝胶。与纯PAM水凝胶相比，GO的加入使得水凝胶力学性能加强，热稳定性提高。
　　(3)以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、AM为单体，MBA为交联剂，APS为引发剂，在GO水溶液中制备了PNIPAM/GO/PAM复合水凝胶。研究了复合水凝胶的溶胀比和退溶胀性能，表征了凝胶的形貌特征等，测试结果表明该水凝胶具有很好的温敏性和优异的机械性能。
　　(4)以NIPAM为单体，通过RAFT法在F-SiNPs表面接枝共聚，制备高分子温敏性水凝胶，避免纳米粒子团聚效应。通过核磁、红外等表征了高分子材料的结构特征和荧光性能，但所得结果并非如预期那样完美。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 水凝胶的概述

1．2．1 水凝胶的定义

1．2．2 水凝胶的分类

1．2．3 水凝胶的制备

1．2．4 水凝胶的性质

1．2．5 水凝胶的应用

1．3 智能化水凝胶研究进展

1．3．1 纳米复合水凝胶(NC)

1．3．2 自修复水凝胶

1．3．3 双网络水凝胶(DN)

1．4 聚合物基纳米复合材料

1．4．1 氧化石墨烯材料

1．4．2 纳米材料

1．4．3 聚合物／纳米荧光复合材料

1．5．1 本课题研究内容

1．5．2 本课题研究意义

第二章 纳米硅／聚丙烯酰胺纳米复合水凝胶的制备及其性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验所需试剂与仪器

2．2．2 F-SiNPs的制备

2．2．3 水凝胶的制备

2．3 分析测试

2．3．6 紫外-可见吸收光谱测试

2．3．7 F-SiNPs／PAM复合水凝胶的荧光测试

2．4．2 F-SiNPs、PAM、F-SiNPs／PAM凝胶红外分析

2．4．3 F-SiNPs、F-SiNPs／PAM的XPS分析

2．4．4 复合水凝胶的SEM分析

2．4．5 F-SiNPs的UV-PL分析

2．4．6 F-SiNPs／PAM复合水凝胶的光学性质分析

2．4．7 F-SiNPs／PAM复合水凝胶pH敏感性分析

2．4．9 F-SiNPs／PAM复合水凝胶离子强度敏感性分析

2．5 本章小结

第三章 氧化石墨烯／海藻酸钠／聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备及其性能研究

3．1 引言

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 试剂的精制

3．2．3 氧化石墨烯的制备与纯化

3．2．4 复合水凝胶的制备

3．3 分析测试

3．3．1 红外光谱测试

3．3．2 X射线衍射测试

3．3．3 扫描电镜测试

3．3．4 热重测试

3．3．5 力学性能测试

3．4．1 IR分析

3．4．2 复合水凝胶的XRD分析

3．4．3 SEM分析

3．4．4 Tg分析

3．4．5 力学性能的分析

3．4．6 平衡溶胀比分析

3．4．7 复合水凝胶在不同NaCl溶液中的溶胀性能分析

3．4．8 复合水凝胶的pH敏感性分析

3．5 本章小结

第四章 温敏性／pH敏感性纳米复合水凝胶的制备及性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂与仪器

4．2．2 试剂的精制

4．2．4 PNIPAM／GO／PAM复合水凝胶的制备

4．3 分析测试

4．3．1 红外光谱测试

4．3．2 X射线衍射测试

4．3．3 扫描电镜测试

4．3．4 平衡溶胀比测试

4．3．5 温敏性测试

4．3．6 退溶胀性能测试

4．3．7 力学性能测试

4．4 数据分析

4．4．1 FT-IR分析

4．4．2 XRD分析

4．4．3 SEM分析

4．4．4 平衡溶胀比分析

4．4．5 温敏性分析

4．4．6 退溶胀性能分析

4．4．7 力学性能分析

4．5 本章小结

第五章 利用RAFT法在纳米硅表面接枝制备高分子水凝胶

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验所需试剂与仪器

5．2．3 试剂的精制

5．3 实验合成步骤

5．3．1 合成RAFT酸

5．3．2 合成RAFT酯

5．3．3 合成带环氧端基的PEG试剂

5．3．4 合成F-SiNPs-PEG

5．3．7 化学反应式

5．4 分析测试

5．4．1 核磁共振测试

5．4．2 红外测试

5．4．3 粒度测试

5．5．1 氢核磁谱图(1H NRM)分析

5．5．2 红外谱图分析

5．5．3 F-SiNPs-PEG结构分析

5．5．4 UV-vis分析

5．5．5 聚合物紫外荧光谱图分析

5．5．6 不同温度不同聚合时间下聚合物荧光谱图分析

5．5．7 Tg分析

5．6 本文结论

第六章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文