论文部分内容阅读
本文结合水凝胶和纳米复合材料的性质，分别以丙烯酰胺和丙烯酸为单体，纳米级无机粘土粒子Laponite作为交联剂和填料，制备了具有高强度、高韧性的聚丙烯酰胺/Laponite纳米复合水凝胶和具有良好粘结性能的聚丙烯酸/Laponite纳米复合水凝胶，并进一步研究了该纳米复合水凝胶的形成机理。
(1)用溶液聚合法和反相乳液聚合法制备了聚丙烯酰胺纳米复合水凝胶和水凝胶微粒。运用傅里叶红外(FTIR)、扫描电镜(SEM)、力学性能测试方法表征了该纳米复合水凝胶的结构形态和性能；用流变学原位控制的方法考察了聚合温度、单体丙烯酰胺含量和Laponite含量对聚合反应和水凝胶性能的影响。结果表明，在实验范围内，聚丙烯酰胺/Laponaite纳米复合水凝胶的强度、粘度和粘弹性均随Laponite含量和丙烯酰胺含量的增大而增大，且其拉伸率在1400％以上。
(2)以丙烯酸为单体，在Laponite粒子的水溶液中，采用自由基溶液聚合方法，制备了新型的聚丙烯酸/Laponite纳米复合水凝胶，且该水凝胶具有较好的粘结性，是一种理想的生物相容性粘合剂模型。本文中研究了丙烯酸单体含量、Laponite含量和体系的pH值对纳米复合水凝胶的粘结性能和流变性能的影响。结果表明，当水凝胶用作粘合剂时，提高其流动性和强度可得到较优的粘结性，但两者的变化具有矛盾性，当水凝胶的弹性模量G和粘性模量G”相当时，粘结性能最强。
(3)本文使用流变学的方法研究了纳米复合水凝胶的形成机理。考察了预聚合溶液中各物质之间的相互作用以及聚合过程中体系的粘度变化。结果表明，丙烯酰胺单体均匀地分散在Laponite溶液中，而引发剂KPS和TEMED则由静电作用吸附在Laponite粒子的表面，分解产生自由基，引发丙烯酰胺单体在Laponite粒子表面原位聚合；反应过程中，先形成“Laponite—brush”凝胶微粒的中间状态，再交联得到纳米复合水凝胶。