论文部分内容阅读
21世纪，国际公认的重点研究开发的高新技术领域主要有信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术等。而新材料技术又是人类赖以生存和发展的重要物质基础和先导，是社会进步的里程碑。毫无疑问，新材料技术不仅是国际公认的高速发展的技术之一，而且新材料产业也必将成为21世纪最有发展前景和最具发展速度的新型产业之一。有机高分子材料作为新材料的重要成员，为社会的进步和发展起着关键的作用。高分子水凝胶，作为有机高分子材料的重要组成部分，一直是科研工作者的研究重点。由于水凝胶材料具有良好的物理化学性质以及极好的生物学性质等优点，因此水凝胶在生物医药、组织工程、农林业、工业等领域有着广泛的应用前景。然而，目前水凝胶的主要制备方法存在耗时长、工艺复杂、设备昂贵等不足，在一定程度上限制了水凝胶的应用。因此，亟待探索出一种快速制备水凝胶材料的新方法。 鉴于上述水凝胶材料制备存在的不足，本文采用前端聚合法这种节能高效的新型反应模式制备功能水凝胶材料。以制备高性能功能水凝胶为导向，借助多种分析手段掌握反应过程中的规律，探索出在短时间内(一般小于5 min)制备具有吸附性能和优异荧光性能功能水凝胶材料的方法。具体工作如下: 1.采用激光诱导前端聚合法快速制备乙烯基吡啶基水凝胶材料。加入改性纳米二氧化硅作填料抑制“指”现象。恒定的前端速率、温度曲线以及前端最高温度（Tmax）证明只有纯粹的前端聚合发生。考察引发剂用量和单体质量比对前端聚合各因素的影响。探讨不同引发方式对水凝胶性质性能的影响，结果表明，与热差前端聚合法相比，激光诱导前端聚合法制备的水凝胶具有更大的孔径和更均一整齐的网络结构;激光诱导前端聚合法制备的水凝胶的溶胀率也优于热差前端聚合法。进一步研究了水凝胶对重金属离子吸附性能，发现水凝胶能够很好的吸附Cu(Ⅱ)离子，增加4-乙烯基吡啶的含量和Cu(Ⅱ)离子溶液浓度都会增强水凝胶的吸附性能。 2.采用热差前端聚合法成功制备了聚（丙烯酰胺-co-甲基丙烯酸羟丙酯）(聚(AAM-co-HPMA))水凝胶材料。考察了引发剂浓度、交联剂浓度以及单体质量比等因素对前端聚合的影响。研究了不同单体质量比和交联剂浓度对水凝胶溶胀性能的影响。结果表明，单体质量比和交联剂浓度对水凝胶的溶胀率至关重要，水凝胶的溶胀率随AAM/HPMA比的增大而增大，而随交联剂浓度的增加而减小。此外，探讨了CdTe/聚(AAM-co-HPMA)荧光纳米复合水凝胶材料在不同湿度条件下的荧光变化情况，发现水凝胶材料在溶胀和消溶胀过程中荧光发射峰会发生移动。该方法为快速制备具有优异荧光性能的材料提供了新途径。 3.采用热差前端聚合法成功合成了聚（丙烯酰胺-co-4-乙烯基吡啶）(聚(AAM-co-4VP))水凝胶材料。前端位置随时间的变化成线性关系和温度变化曲线的水平线及Tmax判断只有纯粹的前端聚合发生。考察了引发剂和单体质量比等因素对前端聚合的影响。考察了不同盐浓度和pH对水凝胶溶胀率的影响。发现水凝胶的溶胀率随盐浓度的增大而减小;pH影响着水凝胶的溶胀率，在pH值为3时水凝胶的溶胀率达到最大值。一步裂解聚(AAM-co-4VP)水凝胶成功制备了高量子产率的荧光碳量子点材料。对制备的碳量子点进行荧光光谱和化学结构的分析，发现碳量子点具有优异的荧光性能和荧光稳定性。该方法为水凝胶的应用提供了新的有效途径。