本文關(guān)鍵詞： Laponite 納米復合水凝膠 分散 化學分解 凝膠化　出處：《新疆大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：鋰藻土(Laponite),一類人工合成粘土,可作為無機交聯(lián)劑廣泛應用于制備納米復合(NC)水凝膠以提高水凝膠的機械強度。由于Laponite在水中可剝離分散成直徑為25 nm,厚度為1 nm的片層顆粒,其表面帶有大量的負電荷邊緣帶有少量的正電荷。因此,當在Laponite分散液中引入離子型單體或者改變分散液的pH和離子強度時,片層顆粒會因靜電吸引形成“卡片屋”結(jié)構(gòu),從而形成弱凝膠,導致體系不均勻,嚴重影響所合成的水凝膠的光學性能和力學性能。本課題組在前期工作中發(fā)現(xiàn)離子型單體2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)在一定程度上可以促進Laponite的分散,但是對于分散體系的穩(wěn)定性及分散機理尚未清楚。因此,在本論文的工作中探討了不同AMPS含量下Laponite分散液的穩(wěn)定性及分散機理。結(jié)果表明:當AMPS含量小于2.0 wt%時,由于范德華力的吸引和靜電排斥減弱導致Laponite顆粒發(fā)生了聚集。當AMPS含量大于2.0 wt%時,由于Laponite顆粒在酸性環(huán)境下發(fā)生化學分解而導致原有的聚集或凝膠化現(xiàn)象逐漸消失。而且分散液老化7天后,不同AMPS濃度下的分散液將呈現(xiàn)出不同的流變學行為,當AMPS的含量大于6 wt%時,分散液從假塑性流體轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體。Laponite在低AMPS濃度下分散穩(wěn)定性主要受電解質(zhì)效應和AMPS官能團取向的影響,在高AMPS濃度下分散主要受AMPS的酸性影響。由于Laponite在酸性環(huán)境中易發(fā)生化學分解,因此進一步探討了不同酸對Laponite的分散及化學穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:同一H+濃度下,分散Laponite所選用的酸由強酸變至弱酸時,分散液達到穩(wěn)定所需的外加H+濃度增加;而用同種酸分散時,Laponite結(jié)構(gòu)破壞的度程隨著H+濃度的增加而增大。放置時間對Laponite在酸溶液中的分散穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定也有很大影響。當H+濃度小于0.4 mol/L時,分散液在放置前后pH變化較大,主要是由于Laponite結(jié)構(gòu)在H+的作用下片層邊緣釋放出的OH-影響所致,而且受Laponite分解后釋放的Mg2+影響,分散液的狀態(tài)也發(fā)生改變。隨著時間的延長,強酸對Laponite結(jié)構(gòu)破壞程度變化不大,而弱酸對Laponite結(jié)構(gòu)的破壞程度變化較大,且兩者中Laponite結(jié)構(gòu)破壞程度逐漸接近。在前兩章工作的基礎(chǔ)上,通過在不同酸性的Laponite分散液中同時引入聚乙烯醇(PVA)及丙烯酰胺(AM),制備了新型的NC水凝膠,并探討了不同分解程度下的Laponite作為交聯(lián)劑時對所制備的凝膠結(jié)構(gòu)形貌,凝膠化時間的影響,以及溫度對成膠狀況的影響。結(jié)果表明:隨著體系中酸含量的增加,體系中的無定型硅產(chǎn)物及金屬離子增多時,凝膠三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)更加密集,孔洞變小。當體系在弱酸條件下成膠,Laponite發(fā)生聚集,凝膠化時間較長;隨著酸性增強,體系中Laponite分解后生成的硅產(chǎn)物及無機金屬離子促進凝膠的形成,凝膠化時間減少,凝膠速率增大,水凝膠的強度增加。但當酸增加到一定程度后,凝膠化時間延長,凝膠速率開始下降,而且高溫導致水凝膠的強度下降。
[Abstract]:Laponite (Laponite), a kind of synthetic clay can be used as inorganic crosslinking agent widely used in preparation of nano composite (NC) hydrogel in order to improve the mechanical strength of the hydrogel. Because the Laponite in the water can be stripped dispersed into a diameter of 25 nm and the thickness of sheet particles of 1 nm, with a negative charge on the surface of the edge a large number of positively charged amount. Therefore, when the introduction of ionic monomers or change the dispersion liquid in Laponite dispersion of pH and ionic strength, lamellar particles due to electrostatic attraction to form a "house of cards" structure, so as to form weak gel, cause the system is not uniform, optical properties and mechanical properties of serious influence the synthesis of hydrogels. The research group found that ionic monomer 2- acrylamide -2- methyl propane sulfonic acid (AMPS) in previous work in a certain extent can improve the dispersion of Laponite, but the stability of dispersion and dispersion machine Science is not clear. Therefore, in this thesis discusses the stability and dispersion mechanism of different AMPS content under Laponite dispersion. The results show that when the AMPS content is less than 2 wt%, the van Edward force attraction and electrostatic repulsion leads to weakening of Laponite particle aggregation. When the AMPS content is greater than 2 wt%, aggregation the original or gelation phenomenon gradually disappear due to the Laponite particles in the acidic environment of chemical decomposition. And the dispersion of aging after 7 days, the dispersion under different AMPS concentrations will exhibit different rheological behavior, when the content of AMPS is more than 6 wt%, the dispersion from pseudoplastic fluid into the influence of Newton.Laponite fluid at low AMPS concentration dispersion stability is mainly affected by the electrolyte effect and AMPS functional orientation, dispersion of acidic AMPS was mainly affected by the high concentration of AMPS. The Laponite in acidic environment Easy chemical decomposition, thus further explore the effects of different acid on Laponite dispersion and chemical stability. The results showed that the same concentration of H+, the dispersion of Laponite acid from acid to weak acid, dispersion is required to achieve stable with the increase of H+ concentration; and with the same acid dispersion, of Laponite damage increases with the increase of H+ concentration. The time also has a great influence on the stability and chemical stability and dispersion of Laponite in acid solution. When the concentration of H+ is less than 0.4 mol/L, the dispersion in the placement of pH changes before and after large, is mainly caused by the OH- effect of Laponite structure under edge layers released in H+ the role of, and affected by Mg2+ release after the Laponite decomposition, dispersion state changes. With the extension of time, strong extent of damage to small changes in the Laponite structure, and the structure of Laponite acid Change the destructiveness, and both in Laponite damage gradually close. Based on the work of the two chapter, through the Laponite in different acidic dispersion while introducing polyvinyl alcohol solution (PVA) and acrylamide (AM), NC new hydrogels were prepared, and discuss the different degree of decomposition under Laponite as the cross-linking agent on the gel structure and morphology of the prepared, affect the gelation time, and effect of temperature on the gelling conditions. The results showed that with the increase of acid content in the system, amorphous silicon products and metal ions increased much more intensive gel system, three-dimensional network structure, while smaller pores. In the system under the condition of weak acid gel, Laponite aggregation, gelation time longer; with the increased acidity, gel formation of silicon products and inorganic metal ions Laponite decomposition generated after the promotion system, the gelation time decreased, When the gel speed increased, the strength of hydrogel increased, but when the acid increased to a certain extent, the gel time prolonged, the gel rate began to decline, and the high temperature led to the decrease of the strength of hydrogel.

【學位授予單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O648.17

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本文編號：1546110