本文關(guān)鍵詞：聚吡咯納米材料的制備及其作為近紅外光吸收材料的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 近紅外吸收 聚吡咯 隔熱膜 智能復(fù)合微凝膠 高分子

【摘要】：近紅外光吸收材料是一類能夠有效吸收近紅外光(0.700-2.5μm)并將其轉(zhuǎn)化為熱能或是其他形式能量的特種材料,這類材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于節(jié)能環(huán)保和生物醫(yī)學(xué)等方面研究。目前研究較多的近紅外吸收材料有兩大類:第一類無機(jī)材料,主要集中在貴金屬納米材料(金、銀、鈀等)、半導(dǎo)體納米材料(銅基、鎢基)、金屬氧化半導(dǎo)體納米材料(ITO、ATO、AZO等)以及碳材料(碳管、石墨烯),然而這些無機(jī)材料作為近紅外吸收材料都有些不可忽略的問題,如金屬納米材料價(jià)格昂貴、無法降解、生物代謝差以及碳材料需要表面改性,過程復(fù)雜等。第二類是有機(jī)近紅外吸收材料,其擁有良好的生物相容性、光學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),使其受到了廣泛的關(guān)注與研究。這其中包括吲哚菁綠染料、聚苯胺、黑色素、聚吡咯等。聚吡咯作為一種有機(jī)共軛高分子擁有優(yōu)良的近紅外吸收性能和生物相容性,可以實(shí)現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保和生物醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用。本文利用一步分散聚合法合成了聚吡咯納米顆粒,并將其用于隔熱薄膜和智能微凝膠中。具體開展工作如下:第一部分:以吡咯為原料,去離子水為溶劑,聚乙烯醇(PVA)為穩(wěn)定劑和FeCl3為氧化劑,通過一步分散聚合法制備聚吡咯(PPy)納米顆粒。采用掃描電鏡、透射電鏡、傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)、紫外可見吸收光譜等表征手段對(duì)制備的產(chǎn)物進(jìn)行表征,證明制得的產(chǎn)物確為聚吡咯(ppy),分析觀測(cè)到聚吡咯納米顆粒(ppynps)(50nm左右)具有良好的分散性,并且其在近紅外光區(qū)展現(xiàn)出很強(qiáng)的光吸收能力。此外,我們還測(cè)試了ppynps的光熱轉(zhuǎn)換能力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)ppynps的水溶液濃度為60μgml-1時(shí),其在808nm(0.5wcm-2)激光下照射6分鐘后,分散液的溫度升高到87.5°c(Δt=64.5°c),而純?nèi)ルx子水在相同條件下升高到27.7°c(Δt=4.7°c)。這說明,ppynps具有良好的光熱轉(zhuǎn)換性能。第二部分:我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于聚吡咯(ppy)納米顆粒構(gòu)筑的全高分子基紫外/近紅外光屏蔽薄膜。在第一部分研究的基礎(chǔ)上,我們將ppy與聚丙烯酸(paa)樹脂混合,采用涂布/干燥的成膜方法制備一系列ppy-paa復(fù)合薄膜,這些薄膜具有良好的可見光透過性能,同時(shí)能夠屏蔽紫外/近紅外光。例如,一種厚度為0.34mm、聚吡咯比重為0.05%的復(fù)合薄膜,能夠透過63.1%可見光,但是屏蔽47.2%的紫外光和80.9%的近紅外光。以該薄膜作為一個(gè)暗室的玻璃窗涂層,在0.5wcm-2的模擬太陽光下照射1500s后,暗盒內(nèi)部空氣溫度從室溫25°c升高到33.9°c,該溫差(8.9°c)明顯低于同等條件下只有玻璃時(shí)的空氣溫度變化(15.7°c)。因此,ppy-paa全高分子基薄膜在新型環(huán)保的紫外/近紅外光屏蔽薄膜材料中有著巨大潛在價(jià)值。第三部分:我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了一種基于聚吡咯納米顆粒的聚吡咯-殼聚糖-n-異丙基丙烯酸酰胺(ppy-pnipam/cs)智能復(fù)合微凝膠。首先通過無皂乳液共聚法,以殼聚糖(cs)作為大分子單體與n-異丙基丙烯酸酰胺(nipam)在水溶液中制備了50nm左右的CS-PNIPAM微凝膠。這其中用十二烷基硫酸鈉(SDS)作為表面活性劑,過硫酸銨(APS)作為引發(fā)劑。然后基于此微凝膠,采取了一步分散聚合法將2-5nm左右的聚吡咯納米顆粒均勻生長(zhǎng)/吸附在CS-PNIPAM微凝膠表面,構(gòu)成PPy-PNIPAM/CS智能復(fù)合微凝膠。PPy-PNIPAM/CS智能復(fù)合微凝膠在近紅外區(qū)域展現(xiàn)了較強(qiáng)的吸收,其相轉(zhuǎn)變溫度在38°C左右。并且,通過808nm的激光照射復(fù)合溫敏性微凝膠,其表現(xiàn)出了良好的光熱性能。含有60μg mL-1PPy的復(fù)合微凝膠在808nm激光下照射6分鐘,其溶液溫度升高115°C,而純?nèi)ルx子水同等條件下只升高了6.9°C。因此,我們認(rèn)為PPy-PNIPAM/CS智能復(fù)合微凝膠材料在光熱診療材料中有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的潛在價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：近紅外吸收 聚吡咯 隔熱膜 智能復(fù)合微凝膠 高分子
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;O633.5
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-28
• 1.1 引言12
• 1.2 近紅外吸收材料的種類12-21
• 1.2.1 金屬基近紅外吸收納米材12-16
• 1.2.2 半導(dǎo)體近紅外吸收材料16-19
• 1.2.3 碳基近紅外吸收納米材19-20
• 1.2.4 有機(jī)化合物近紅外吸收材料20-21
• 1.3 近紅外光吸收材料的應(yīng)用領(lǐng)域21-23
• 1.3.1 紅外隱身涂料21-22
• 1.3.2 紅外屏蔽隔熱薄膜22-23
• 1.3.3 光熱治療23
• 1.4 近紅外光吸收材料當(dāng)前研究存在的問題23-24
• 1.5 聚吡咯納米材料24-27
• 1.5.1 聚吡咯納米材料研究現(xiàn)狀24-25
• 1.5.2 聚吡咯的制備方法25-26
• 1.5.3 聚吡咯納米顆粒材料的制備方法26-27
• 1.6 研究意義和研究?jī)?nèi)容27-28
• 1.6.1 研究意義27
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容27-28
• 第二章 聚吡咯納米顆粒的合成、表征及其性能研究28-35
• 2.1 引言28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑28-29
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器29-30
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法30
• 2.2.4 樣品表征方法30-31
• 2.3 結(jié)果與討論31-34
• 2.3.1 聚吡咯（PPy）納米顆粒的形貌31-32
• 2.3.2 聚吡咯（PPy）納米顆粒的成分32-33
• 2.3.3 紫外可見光光譜分析33
• 2.3.4 聚吡咯納米材料光熱性能測(cè)試33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 聚吡咯基全高分子紅外屏蔽薄膜的制備及應(yīng)用35-47
• 3.1 前言35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分36-39
• 3.2.1 藥品與試劑36
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器36-37
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法37
• 3.2.4 樣品表征方法37-39
• 3.3 結(jié)果與討論39-46
• 3.3.1 聚吡咯（PPy）納米顆粒的合成與表征39
• 3.3.2 聚吡咯（PPy）納米顆粒粉末的光熱性能39-40
• 3.3.3 聚吡咯-丙烯酸樹脂（PPy-PAA）紅外光屏蔽薄膜的合成與表征40-43
• 3.3.4 聚吡咯-丙烯酸樹脂（PPy-PAA）薄膜的透光性能43-44
• 3.3.5 聚吡咯-丙烯酸樹脂（PPy-PAA）薄膜的隔熱性能44-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 聚吡咯智能復(fù)合溫敏性微凝膠的制備及表征47-59
• 4.1 前言47-48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分48-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑和原料48-49
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器49-50
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)方法50-52
• 4.2.4 樣品表征方法52-53
• 4.3 結(jié)果與討論53-57
• 4.3.1 PPy-PNIPAM/CS智能復(fù)合微凝膠的形成53-54
• 4.3.2 PPy-PNIPAM/CS智能復(fù)合微凝膠的形貌54
• 4.3.3 PNIPAM/CS復(fù)合微凝膠的粒徑測(cè)試54-55
• 4.3.4 PNIPAM/CS智能復(fù)合微凝膠的相轉(zhuǎn)變溫度測(cè)試55-56
• 4.3.5 PPy-PNIPAM/CS智能復(fù)合微凝膠光學(xué)性能56-57
• 4.3.6 PPy-PNIPAM/CS智能復(fù)合微凝膠的光熱性能57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 總結(jié)與展望59-61
• 5.1 論文總結(jié)59-60
• 5.2 工作展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間獲得的成果69-70
• 致謝70-71

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本文編號(hào)：1081540