本文關(guān)鍵詞：高強韌超拉伸可自愈合凝膠的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 嵌段聚合物 酰腙鍵 高強韌 超拉伸 自愈合

【摘要】：高分子凝膠是一種由具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物和大量溶劑組成的體系。凝膠具有良好的生物相容性、超吸水性、環(huán)境響應(yīng)性、抗菌性等優(yōu)異性能。這些特點可使凝膠在生物醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。而物理交聯(lián)凝膠雖然具有較好的自愈合性能,但凝膠的穩(wěn)定性和機械強度較差;化學(xué)交聯(lián)凝膠雖然具有較好的穩(wěn)定性和機械強度,但自愈合性能較差。如何構(gòu)筑同時具備優(yōu)異的機械強度和自愈合性能的凝膠,是目前研究的前沿和難點。PEO-PPO-PEO三嵌段聚合物具備優(yōu)異的自組裝性能,在低濃度時即可自組裝成膠束,而在高濃度時可通過膠束的交聯(lián)形成物理水凝膠。動態(tài)共價鍵是一類可逆的化學(xué)共價鍵,它們可以在一定的環(huán)境條件下發(fā)生可逆的斷裂和重組,用動態(tài)共價鍵構(gòu)筑凝膠,可提高凝膠體系的穩(wěn)定性,并且可以通過動態(tài)共價鍵的交換反應(yīng),使凝膠能夠發(fā)生自愈合。本論文將動態(tài)共價鍵的自愈合性能與PEO-PPO-PEO三嵌段聚合物的膠束物理交聯(lián)相結(jié)合,制備高強韌超拉伸可自愈和的凝膠,使其不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能,而且具備自愈合的性能。本論文的主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:1、凝膠因子的合成:通過甲磺酸酯化反應(yīng)、親核取代反應(yīng)和肼解反應(yīng)等,分別對PEO-PPO-PEO三嵌段聚合物(Pluronic F 127,Mn=12600)、三臂星狀聚乙二醇(Mn=3000)和線性聚乙二醇(Mn=2000)進行末端改性,制備了末端改性為醛基的PF127三嵌段聚合物和三臂星狀聚乙二醇,以及末端改性為酰肼的三臂星狀聚乙二醇和線性聚乙二醇。以上改性反應(yīng)的官能化率可達95%以上。2、凝膠形成條件的探索:末端改性為醛基的PF127三嵌段聚合物和末端改性為酰肼的三臂星狀聚乙二醇在pH=6的Na2HPO4/NaH2PO4緩沖溶液中通過縮合反應(yīng)形成酰腙鍵交聯(lián)的高強韌超拉伸凝膠。聚合物質(zhì)量分數(shù)、溶劑的種類以及緩沖溶液的pH值對凝膠的形成具有比較顯著的影響。聚合物質(zhì)量分數(shù)增加時,凝膠形成時間縮短;溶劑為水時,形成的凝膠容易縮水;溶劑為有機溶劑時,凝膠難以形成;緩沖溶液的pH=7時,形成的凝膠交聯(lián)密度過低。當(dāng)質(zhì)量分數(shù)為15%的聚合物在pH=6的Na2HPO4/NaH2PO4緩沖溶液中進行縮合反應(yīng)形成凝膠時,凝膠的強度和拉伸性能能夠達到最佳狀態(tài)。3、凝膠高強韌超拉伸性能的研究:對成熟的凝膠進行IR測試、流變性能測試、拉伸測試、不同恢復(fù)時間的加載—卸載(loading-unloading)測試、撕裂測試、裂痕測試、溶脹測試等。測試實驗結(jié)果表明聚合物質(zhì)量分數(shù)為15%,溶劑為pH=6的Na2HPO4/NaH2PO4緩沖溶液的凝膠,其拉伸斷裂強度為0.3MPa,拉伸斷裂應(yīng)變?yōu)?2000%,拉伸斷裂能為16.3MJ/m-3。4、凝膠高強韌超拉伸性能形成機制的研究:通過對比實驗,對只含有酰腙鍵不含聚合物膠束的凝膠進行了力學(xué)性能測試。實驗結(jié)果表明,只含有酰腙鍵的凝膠,其拉伸斷裂強度僅為0.06MPa,拉伸斷裂應(yīng)變僅為4800%;而據(jù)文獻報道,僅通過膠束交聯(lián)的PF127物理凝膠強度不高。與同時含有酰腙鍵和聚合物膠束物理交聯(lián)凝膠0.3MPa的拉伸斷裂強度和12000%的拉伸斷裂應(yīng)變相比,相距甚遠。因此,可以初步判定本論文所制備的凝膠的高強韌超拉伸性能是酰腙鍵和嵌段聚合物膠束物理交聯(lián)協(xié)同作用的結(jié)果。5、凝膠自愈合性能的研究:酰腙鍵在酸性條件下是可逆的,可以自修復(fù)。當(dāng)將兩片切開的凝膠在常溫下置于盛有pH=6的Na2HPO4/NaH2PO4緩沖溶液的干燥器內(nèi)緊密貼合24h后,切口創(chuàng)傷消失,凝膠可以實現(xiàn)自愈合。且自愈合后的凝膠,其拉伸斷裂強度、斷裂應(yīng)變和斷裂能可以恢復(fù)到原始凝膠的95%。
【關(guān)鍵詞】：嵌段聚合物 酰腙鍵 高強韌 超拉伸 自愈合
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O648.17
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-40
• 1.1 凝膠簡介12-22
• 1.1.1 凝膠的定義12
• 1.1.2 凝膠的分類12-17
• 1.1.3 凝膠的制備方法17-20
• 1.1.4 凝膠的應(yīng)用介紹20-22
• 1.2 高強韌超拉伸凝膠的研究進展22-25
• 1.2.1 納米復(fù)合凝膠23
• 1.2.2 拓撲交聯(lián)水凝膠23-24
• 1.2.3 雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠24
• 1.2.4 互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠24-25
• 1.2.5 疏水締合水凝膠25
• 1.3 PEO-PPO-PEO三嵌段聚合物簡介25-27
• 1.4 動態(tài)共價化學(xué)27-32
• 1.4.1 可逆亞胺鍵27-28
• 1.4.2 雙硫鍵28
• 1.4.3 三硫酯鍵28-29
• 1.4.4 烷氧胺鍵29-30
• 1.4.5 DA反應(yīng)30
• 1.4.6 烯烴/炔烴復(fù)分解反應(yīng)30-31
• 1.4.7 酯交換反應(yīng)31
• 1.4.8 酰腙鍵31-32
• 1.5 動態(tài)共價鍵與自修復(fù)材料的結(jié)合32-38
• 1.5.1 自修復(fù)材料簡介32-33
• 1.5.2 動態(tài)共價鍵在自愈合凝膠中的應(yīng)用33-38
• 1.6 本論文的研究思路和研究內(nèi)容38-40
• 1.6.1 本論文的研究思路38
• 1.6.2 本論文的研究內(nèi)容38-40
• 第二章 凝膠因子的合成40-53
• 2.1 引言40
• 2.2 實驗部分40-47
• 2.2.1 實驗藥品與實驗儀器40-42
• 2.2.2 凝膠因子(G1-1)的合成42-43
• 2.2.3 凝膠因子(G1-2)的合成43-44
• 2.2.4 凝膠因子(G2-1)的合成44-46
• 2.2.5 凝膠因子(G2-2)的合成46
• 2.2.6 凝膠因子的結(jié)構(gòu)表征46-47
• 2.3 結(jié)果與討論47-51
• 2.3.1 凝膠因子（G1-1）的合成及結(jié)構(gòu)表征47-49
• 2.3.2 凝膠因子（G1-2）的合成及結(jié)構(gòu)表征49-50
• 2.3.3 凝膠因子（G2-1）的合成及結(jié)構(gòu)表征50-51
• 2.3.4 凝膠因子（G2-2）的合成及結(jié)構(gòu)表征51
• 2.4 本章小結(jié)51-53
• 第三章 凝膠的制備及其高強韌超拉伸性能的研究53-78
• 3.1 引言53
• 3.2 實驗部分53-65
• 3.2.1 實驗藥品與實驗儀器53-55
• 3.2.2 溶液的配置55
• 3.2.3 凝膠的制備55-60
• 3.2.4 IR表征凝膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)60
• 3.2.5 凝膠形成判斷方法60
• 3.2.6 凝膠的力學(xué)性能測試60-65
• 3.2.7 凝膠的溶脹性能測試65
• 3.2.8 聚氨酯凝膠、單一酰腙鍵凝膠的力學(xué)性能測試65
• 3.3 結(jié)果與討論65-77
• 3.3.1 凝膠的IR結(jié)構(gòu)表征65-66
• 3.3.2 凝膠的形成判定方法66-67
• 3.3.3 凝膠的力學(xué)性能67-75
• 3.3.4 凝膠的溶脹性能75-76
• 3.3.5 凝膠高強韌超拉伸性能的形成機制76-77
• 3.4 本章小結(jié)77-78
• 第四章 凝膠的自愈合性能研究78-83
• 4.1 引言78
• 4.2 實驗部分78-80
• 4.2.1 實驗藥品與實驗儀器78-79
• 4.2.2 愈合凝膠樣品的制備79-80
• 4.2.3 凝膠的自愈合80
• 4.2.4 凝膠快速愈合的判斷80
• 4.2.5 凝膠愈合后的恢復(fù)程度的判斷80
• 4.3 實驗結(jié)果與討論80-82
• 4.3.1 凝膠的快速愈合現(xiàn)象80-81
• 4.3.2 凝膠自愈合后的力學(xué)性能81-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論83-85
• 參考文獻85-92
• 攻讀博士/碩士學(xué)位期間取得的研究成果92-93
• 致謝93-94
• 附表94

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫大春;梁好均;;最有效的相容劑是兩嵌段還是多嵌段聚合物?(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Physics;2006年03期

2 撒宗朋;劉彥晶;李亞鵬;祝明;李玉祥;王靜媛;;酶促聚合和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合“一鍋法”合成嵌段聚合物及其性能表征[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2013年07期

3 陳傳福,汪月定,劉凡,吳美琰;聚酯-聚醚嵌段聚合物取向材料的研究[J];合成橡膠工業(yè);1982年05期

4 鄭國棟,王漓江,馮之榴,許觀藩,劉南安;線型聚砜-聚硅氧醚氨酯嵌段聚合物的合成和結(jié)構(gòu)性能的探索[J];高分子通訊;1983年04期

5 鄭國棟,蔡志豪,董麗松;酚酞醚砜和酰胺-酰亞胺型多嵌段聚合物[J];高分子通訊;1986年02期

6 劉志昌;徐小存;;聚乙二醇嵌段聚合物固體電解質(zhì)的制備及其導(dǎo)電性[J];樂山師范學(xué)院學(xué)報;2008年12期

7 伊卓;習(xí)復(fù);陳永明;;樹狀化-線形兩親嵌段聚合物的合成及自組裝研究[J];高分子學(xué)報;2011年05期

8 姜彥;史紅巖;蔡敏;馬艷弘;張洪文;宋仁國;;PBMA-b-PDMS-b-PBMA嵌段聚合物的合成與表征[J];功能材料;2013年05期

9 熊磊;劉繼憲;唐建國;王瑤;王媛;朱乾;黃林軍;黃震;;納米銀線與嵌段聚合物復(fù)合導(dǎo)電材料的研究[J];化工新型材料;2013年02期

10 方天如,徐正炎,徐素賢;水溶性聚合物和兩親聚合物 16.聚苯乙烯/聚丙烯酰胺嵌段聚合物的合成和表征[J];應(yīng)用化學(xué);1993年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 程林;陳道勇;江明;;嵌段聚合物軟粒子各向異性組裝制備具有熒光響應(yīng)功能的納米線垂直陣列[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

2 陳紹鋒;高云翔;俞書宏;;雙親水嵌段聚合物誘導(dǎo)生長復(fù)雜碳酸鈣結(jié)構(gòu)及機理[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

3 周月明;劉世勇;;溫度敏感全親水性多嵌段聚合物的聚集與凝膠化行為[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

4 金潔;吳東霞;孫平川;劉麗;趙漢英;;嵌段點上帶有生物素分子的嵌段聚合物的合成及生物應(yīng)用[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

5 黃衛(wèi)春;徐巧臻;陳健英;李曉虹;屠迎鋒;;新型聚醚酯多嵌段聚合物的合成和表征[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集——主題A：高分子合成[C];2013年

6 陳嶺娣;王國偉;;具有相同組成但不同結(jié)構(gòu)的多嵌段聚合物的合成與表征[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集——主題A：高分子合成[C];2013年

7 莊文昌;陳曉;;嵌段聚合物在室溫離子液體/水雙極性溶劑中構(gòu)建溶致液晶的小角X射線散射研究[A];中國化學(xué)會第十二屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2009年

8 蔣瀅;黃睿;嚴小艷;梁好均;;多分散性對嵌段聚合物自組裝形態(tài)和性能的影響[A];2005年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2005年

9 嚴駿杰;尤業(yè)字;;多嵌段聚合物的熒光增強效應(yīng)[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

10 張磊;俞豪杰;王立;;含螺吡喃嵌段聚合物的合成及其光敏性能研究[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集——主題F：功能高分子[C];2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韋孔昌;基于聚合物的雜化復(fù)雜自組裝體系[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

2 張磊;甲基丙烯酸酯系聚合和的的合成和復(fù)雜材料的制備及其光學(xué)性能的研究[D];浙江大學(xué);2013年

3 史月琴;聚合物太陽能電池有機/無機的界面調(diào)控與優(yōu)化[D];南昌大學(xué);2016年

4 魏川;功能性嵌段聚合物的合成、自組裝及初步應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

5 崔玉雙;嵌段聚合物的合成及基于嵌段聚合物的納米材料的制備[D];山東大學(xué);2010年

6 周月明;多種拓撲結(jié)構(gòu)聚合物的合成及性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

7 林文程;氮氧自由基偶合反應(yīng)條件的探索及其在嵌段聚合物合成方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

8 彭昌;聚乙烯基咪唑基材料的制備及其催化水解性能研究[D];湖南大學(xué);2014年

9 葛治伸;環(huán)境響應(yīng)性聚合物超分子組裝體的構(gòu)筑和結(jié)構(gòu)調(diào)控[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

10 陶偉;超支化、剛?cè)崆抖尉酆衔铩⒕酆衔锛{米凝膠的制備及性質(zhì)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳蓓蓓;側(cè)鏈懸掛環(huán)狀偶氮苯小分子的兩親性嵌段聚合物的合成及其性能研究[D];蘇州大學(xué);2015年

2 張德龍;燕尾型兩親嵌段聚合物的合成及其性能的研究[D];河南師范大學(xué);2015年

3 況永武;嵌段聚合物增韌環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制備及性能研究[D];西南科技大學(xué);2015年

4 王璽;線形—枝狀碳硅兩親嵌段聚合物的合成與表面性能[D];山西大學(xué);2015年

5 申金艷;離子液體對兩親嵌段聚合物10R5在水中相行為和自組裝的調(diào)控研究[D];河南師范大學(xué);2015年

6 陳新;基于PEG鏈的兩親性嵌段聚合物合成及其藥用評價[D];南昌大學(xué);2015年

7 李佳敏;基于化學(xué)點擊反應(yīng)制備POSS基星型兩嵌段聚合物[D];電子科技大學(xué);2014年

8 李申桐;雙溫敏性嵌段聚合物膠束化行為和多相微區(qū)嵌段聚合物納米粒子制備方法的研究[D];南開大學(xué);2015年

9 劉夢慧;GAP基介孔含能材料的制備及表征[D];北京理工大學(xué);2016年

10 徐琰;以苯硼酸酯為連接單元的兩嵌段聚合物納米膠束研究[D];華東師范大學(xué);2016年

，

本文編號：866768