多酸基有机-无机复合水凝胶的构筑与性能研究

摘要

有机-无机复合水凝胶是一类被广泛研究和应用的水凝胶，通过将无机材料引入水凝胶的方式，能在很大程度提升水凝胶的机械性能、含水量等方面的能力，同时通过选择不同的无机材料，还能调变水凝胶在光学、电学、磁学等方面的性能。本文对称地在Anderson型多酸两侧嫁接了有机基团，构筑了两类新型多酸基有机-无机杂化材料，将其分别以共价和非共价的方式引入到水凝胶中，构筑了两类有机-无机复合水凝胶。
　　(1)将可聚合的丙烯酰基嫁接到Anderson两侧制备多酸杂化材料，通过FT-IR、核磁、EMI-MS以及单晶X射线衍射等方法对其进行了表征，并调节抗衡阳离子增强其水溶性，然后在高温条件下聚合，制备了一类新型多酸基温敏水凝胶，并对其形貌、结构、响应性能、机械性能、流变学性能等进行了一系列表征和测试，并通过理论计算了所制备的连接子之间平均分子量和水凝胶交联密度等特征参数。在DMSO∶H2O=1∶1的混合溶剂中，得到了一类具有超快速响应的温敏水凝胶，其在20mm×20mm尺寸的样品下的响应时间只需约一分钟，而多酸的引入，能诱导聚合物单体自组装，使水凝胶形成水藻样枝状结构，能在很大程度上提升水凝胶的含水量和拉伸性能，经过测试发现，该水凝胶能拉伸6倍而不断裂，含水量最高能达到98％。
　　(2)通过一系列反应，利用前修饰的方法，制备了具有光响应的多酸基杂化材料。系统地研究了该杂化材料的光响应性能，以及其与β-环糊精之间的主客体相互作用。进一步，利用我们的多酸基偶氮苯杂化材料和丙烯酰基-β-环糊精所构筑的超分子结构作为非共价连接子，构筑了一类新型多酸基-偶氮苯复合水凝胶。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2．响应型水凝胶

1．2．1 pH响应水凝胶

1．2．2 力响应水凝胶

1．2．3 热响应水凝胶

1．2．4 光响应水凝胶

1．2．5 其他响应性水凝胶

1．3．多酸

1．3．1 多酸简介

1．3．2 多酸基有机-无机杂化材料

1．3．3 多酸基有机-无机复合水凝胶

1．4．选题的目的、意义和研究内容

1．4．1 选题的目的和意义

1．4．2 研究内容

第二章 多酸基温敏水凝胶的制备与性能研究

2．1．引言

2．2．实验药品及仪器

2．3．实验部分

2．3．2 多酸杂化材料TBA3{MnMo6O18[(OCH2)3CNHCOCHCH2]2}离子交换

2．3．3 多酸基复合水凝胶制备

2．3．4 溶胀率随温度变化测试

2．3．5 退溶胀动力学测试

2．3．6 再溶胀动力学测试

2．3．7 水凝胶微观形貌观察

2．3．8 水凝胶前驱体溶液形貌观察

2．3．9 流变学性能测试

2．3．10 机械性能测试

2．4．结果与讨论

2．4．1 红外表征

2．4．2 核磁表征

2．4．3 高分辨电喷雾质谱(EMI-MS)

2．4．4 单晶衍射

2．4．5 水凝胶x射线能谱(XPS)

2．4．6 水凝胶拉伸性能测试

2．4．7 水凝胶热响应性能测试

2．4．8 水凝胶扫描电镜图

2．4．9 水凝胶前驱体溶液扫描电镜和透射电镜图

2．4．10 对比组扫描电镜

2．4．11 水凝胶流变学测试

2．4．12 水凝胶计算

2．5．本章小结

第三章 多酸基光敏水凝胶的构筑

3．1．引言

3．2．实验药品及仪器

3．3．化合物的制备与表征

3．3．1 溴己酸甲酯的合成

3．3．3 4-羟基-4'-磺酸基偶氮苯合成

3．3．5 4-氧己酸甲酯基-4'-磺酸基偶氮苯的合成

3．3．6．4-氧(N-甲三羟甲基)乙酰胺基偶氮苯的合成

3．3．7．4-氧(N-甲三羟甲基)乙酰胺基-4'-磺酸根偶氮苯的合成

3．3．8．Anderson-C2的合成

3．3．9．Anderson-C6的合成

3．3．10．Anderson-C2抗衡阳离子交换

3．3．11．Anderson-C6抗衡阳离子交换

3．4．Anderson杂化材料性能测试

3．4．1 紫外光照前后结构变化

3．4．2 紫外性能测试

3．4．3 多酸基偶氮苯杂化材料和β-环糊精主客体超分子相互作用测试

3．5．多酸基光敏水凝胶的构筑与性能研究

3．5．1 多酸基光敏水凝胶的构筑

3．5．2 多酸基光敏水凝胶表征

3．6．本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢

作者攻读学位期间的研究成果和发表的学术论文

导师及作者介绍