本文關(guān)鍵詞：物理交聯(lián)型聚氨酯水凝膠的制備及其溶脹性能的研究

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【摘要】：能夠吸收大量水分而只溶脹不會(huì)被溶解的聚合物,叫做高分子水凝膠,可以通過(guò)分子鏈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)滿足應(yīng)用中不同的力學(xué)、溶脹等性能的要求。聚氨酯是一種典型的嵌段聚合物,可以通過(guò)分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出良好的耐磨性能、低溫柔韌性能等。聚氨酯脲水凝膠結(jié)合了聚氨酯和水凝膠的優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。本文合成了物理交聯(lián)型的聚氨酯脲水凝膠和聚氨酯脲-聚乙烯醇共混水凝膠,并研究了水凝膠的力學(xué)性能、溶脹性能以及其對(duì)于外界環(huán)境的響應(yīng)性能等。文章可以分為以下三個(gè)部分：(1)脲基含量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)及溶脹等性能的影響本章首先采用聚乙二醇(PEG)和聚環(huán)氧丙烷醚二元醇(PPG)為軟段,異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為硬段,二羥甲基丙酸(DMPA)和—縮二乙二醇(DEG)分別為親水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑合成了聚氨酯預(yù)聚體溶液,并以水作為間接擴(kuò)鏈劑與殘余的NCO基團(tuán)反應(yīng)產(chǎn)生脲基,合成了系列不同脲基含量的物理交聯(lián)型聚氨酯脲水凝膠。采用紅外光譜測(cè)試和掃描電鏡測(cè)試表征了水凝膠的結(jié)構(gòu),并探討了體系中脲基的含量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)性能、熱學(xué)性能以及溶脹性能的影響。結(jié)果表明：該系列水凝膠沒(méi)有明顯的孔洞結(jié)構(gòu),隨著水凝膠體系中脲基含量的增大,水凝膠的壓縮強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度逐漸變大,平衡溶脹吸水率逐漸降低；水凝膠具有一定的環(huán)境響應(yīng)性,溫度越高,水凝膠平衡溶脹比越小；在酸性條件下,聚氨酯脲水凝膠的平衡溶脹比受溶液pH的影響不大,而在堿性條件下(當(dāng)pH大于10時(shí)),其平衡溶脹比隨溶液pH的增大明顯變大；將水凝膠置入具有不同離子強(qiáng)度的溶液中,水凝膠的平衡溶脹比隨溶液離子強(qiáng)度的增大而逐漸降低。脲基含量的增大對(duì)于水凝膠膠膜的耐熱性能影響不明顯,耐熱性能只有略微的降低。(2)PEG致孔劑用量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)及溶脹等性能的影響本章選用第二章中具有較好拉伸強(qiáng)度的配方,以聚乙二醇(PEG)和聚醚二元醇(PPG)為軟段,異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)為硬段,二羥甲基丙酸(DMPA)、一縮二乙二醇(DEG)為親水?dāng)U鏈劑和小分子擴(kuò)鏈劑,合成了聚氨酯脲的預(yù)聚體溶液,以水為間接擴(kuò)鏈劑合成具有一定脲基含量的聚氨酯脲溶液,采用聚乙二醇(Mn=1000)作為致孔劑,合成了系列不同PEG致孔劑用量的聚氨酯脲水凝膠,采用紅外光譜和掃描電鏡對(duì)聚氨酯脲水凝膠結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,探討了致孔劑PEG1000的用量對(duì)聚氨酯脲水凝膠的溶退脹、力學(xué)性能以及環(huán)境響應(yīng)性能的影響。結(jié)果表明：以PEG1000作為致孔劑,致孔效果較好；當(dāng)致孔劑(PEG1000)的用量大于12%時(shí),聚氨酯脲水凝膠具有較好的微孔結(jié)構(gòu),并且其平衡溶脹吸水率可以提高將近1倍。致孔劑PEG1000的加入降低了聚氨酯脲水凝膠膠膜的拉伸性能,其壓縮強(qiáng)度也有略微降低,但是,當(dāng)其含量為12%,仍能保持較好的機(jī)械性能,拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別可達(dá)8.17 MPa和2145%。該系列的聚氨酯脲水凝膠具有一定的pH值和離子濃度敏感性能,且在不同pH的緩沖溶液中交替放置時(shí),其溶脹度能夠呈現(xiàn)具有規(guī)律性的變化。(3)聚氨酯脲-聚乙烯醇(PUA-PVA)共混水凝膠的制備及性能的研究第三章中致孔劑的加入,能夠提高水凝膠的溶脹性能,但是其平衡溶脹比不大。為了進(jìn)一步提高水凝膠的溶脹度,本章采用親水性更好的聚乙烯醇(PVA)材料,通過(guò)物理共混的方法,成功制備了系列不同PVA含量的聚氨酯脲-聚乙烯醇共混水凝膠,并通過(guò)紅外,掃描電鏡表征了水凝膠的結(jié)構(gòu),平衡溶脹比的測(cè)試表征了水凝膠對(duì)pH值和離子強(qiáng)度的敏感性,并研究了水凝膠的壓縮性能,溶脹性能以及保水性能。結(jié)果表明：合成的PUA-PVA共混水凝膠的孔洞結(jié)構(gòu)均勻,具有優(yōu)異的吸水性能,當(dāng)PVA含量為30%時(shí),水凝膠的平衡溶脹比可以達(dá)到3.2,且其壓縮強(qiáng)度隨PVA含量的增加而逐漸增強(qiáng)。PUA-PVA共混水凝膠對(duì)外界環(huán)境(pH值及離子強(qiáng)度)具有一定的敏感性,當(dāng)溶液pH值增大時(shí),水凝膠的平衡溶脹比(ESR)逐漸升高,而當(dāng)溶液離子強(qiáng)度增大時(shí),水凝膠的平衡溶脹比(ESR)逐漸降低。該系列的PUA-PVA共混水凝膠樣品的結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定,溶脹性能良好,并且其保水性能也較為優(yōu)良。
【關(guān)鍵詞】：聚氨酯 水凝膠 聚乙烯醇 敏感性
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O648.17
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 聚氨酯簡(jiǎn)介10-12
• 1.2 水凝膠簡(jiǎn)介12
• 1.3 水凝膠的分類(lèi)12-15
• 1.4 水凝膠的應(yīng)用15-16
• 1.4.1 創(chuàng)傷敷料15
• 1.4.2 藥物緩釋載體15
• 1.4.3 細(xì)胞支架15
• 1.4.4 人工髓核15-16
• 1.4.5 保水劑16
• 1.5 聚氨酯水凝膠研究進(jìn)展16-18
• 1.6 本課題的研究意義及主要內(nèi)容18-20
• 1.6.1 脲基含量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)及溶脹等性能的影響19
• 1.6.2 PEG致孔劑用量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)及溶脹等性能的影響19
• 1.6.3 聚氨酯-聚乙烯醇(PUA-PVA)共混水凝膠的制備及性能研究19-20
• 參考文獻(xiàn)20-25
• 第二章 脲基含量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)性能及溶脹等性能的影響25-42
• 2.1 前言25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分25-30
• 2.2.1 原料與儀器25-26
• 2.2.2 合成方法26-27
• 2.2.3 性能測(cè)試27-30
• 2.3 結(jié)果與討論30-39
• 2.3.1 紅外光譜分析30-31
• 2.3.2 掃描電鏡(SEM)分析31
• 2.3.3 水凝膠37℃時(shí)吸水率測(cè)試31-33
• 2.3.4 水凝膠干膠膜及溶脹后膠膜的力學(xué)性能測(cè)試33-34
• 2.3.5 水凝膠壓縮性能分析34-35
• 2.3.6 水凝膠溫度敏感性分析35-36
• 2.3.7 水凝膠pH敏感性分析36-37
• 2.3.8 離子濃度敏感性分析37-38
• 2.3.9 水凝膠熱性能分析38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 參考文獻(xiàn)40-42
• 第三章 PEG致孔劑用量對(duì)聚氨酯脲水凝膠力學(xué)及溶脹等性能的影響42-57
• 3.1 前言42-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分43-47
• 3.2.1 原料與儀器43
• 3.2.2 合成方法43-44
• 3.2.3 性能測(cè)試44-47
• 3.3 結(jié)果與討論47-55
• 3.3.1 紅外光譜分析47-48
• 3.3.2 水凝膠掃描電鏡(SEM)分析48-49
• 3.3.3 水凝膠吸水率分析49-50
• 3.3.4 水凝膠pH敏感性50-51
• 3.3.5 水凝膠HG9和HG11的離子強(qiáng)度敏感性51-52
• 3.3.6 水凝膠膜力學(xué)性能52-53
• 3.3.7 水凝膠的壓縮性能分析53-54
• 3.3.8 水凝膠的溶退脹性能54-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 參考文獻(xiàn)56-57
• 第四章 聚氨酯脲-聚乙烯醇(PUA-PVA)共混水凝膠的制備及其性能研究57-72
• 4.1 前言57
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分57-62
• 4.2.1 原料與儀器57-58
• 4.2.2 合成方法58-59
• 4.2.3 性能測(cè)試59-62
• 4.3 結(jié)果與討論62-70
• 4.3.1 水凝膠紅外光譜圖分析62-63
• 4.3.2 水凝膠掃描電鏡SEM分析63-64
• 4.3.3 水凝膠壓縮性能分析64-65
• 4.3.4 水凝膠溶脹性能分析65-66
• 4.3.5 水凝膠HG12和HG15樣品pH敏感性分析66-67
• 4.3.6 水凝膠HG14樣品離子強(qiáng)度敏感性67-68
• 4.3.7 水凝膠溶退脹性能分析68-69
• 4.3.8 水凝膠的保水性能分析69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 參考文獻(xiàn)71-72
• 第五章 結(jié)論72-74
• 致謝74-75
• 碩士期間發(fā)表論文75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：595108