【摘要】：水凝膠是一種具有高含水量的三維網(wǎng)絡(luò)聚合物,聚合物水凝膠多種性能包括韌性、響應(yīng)性、自愈合和粘合性等使其在多種領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。特別是,粘附水凝膠在電子皮膚、組織粘合劑、給藥載體、傷口敷料、軟機(jī)器人、生物醫(yī)用設(shè)備、可穿戴設(shè)備等方面引起了巨大研究興趣。柔性的水凝膠能夠更好地粘附在基質(zhì)表面。另外,粘附水凝膠良好的機(jī)械性能保證其在應(yīng)用期間高效穩(wěn)定使用。因此,期望制備具有高韌性和多功能的粘附水凝膠。兩性離子在同一重復(fù)單元中具有陽離子季胺基團(tuán)和陰離子磺酸基團(tuán),整體電中性,具有高偶極矩。兩性離子聚合物之間可形成鏈間偶極-偶極締合。兩性離子基團(tuán)能夠與其他的帶電基團(tuán)或極性基團(tuán)形成離子-偶極或偶極-偶極相互作用。兩性離子基團(tuán)可促進(jìn)離子傳導(dǎo)。兩性離子的特殊結(jié)構(gòu)使其具有多種性能。因此,本文基于兩性離子,制備了具有粘附性能的水凝膠,對其粘附性能進(jìn)行研究,并對其生物方面應(yīng)用進(jìn)行探究。本文主要工作和相應(yīng)結(jié)論如下:(1)在剝離粘土片Laponite XLG中將兩性離子(SBMA)和單體(HEMA)共聚制備了一種具有優(yōu)異機(jī)械性能,共形粘合的透明的兩性離子納米復(fù)合水凝膠。兩性離子聚合物可形成鏈間偶極-偶極締合,以提供更多的物理交聯(lián)相互作用。水凝膠表現(xiàn)出2000%的高斷裂伸長率,0.27 MPa的斷裂強(qiáng)度和2.45 MJ/m3的斷裂韌性。此外,可逆的物理相互作用賦予水凝膠快速的自修復(fù)能力。水凝膠能夠粘附于許多表面,包括皮膚,聚電解質(zhì)水凝膠,玻璃,硅橡膠和丁腈橡膠。兩性離子基團(tuán)的存在可促進(jìn)凝膠中的離子傳導(dǎo)。這些特性的結(jié)合使得水凝膠能夠作為應(yīng)變傳感器,具有高的靈敏度(靈敏度=1.8)。設(shè)計(jì)強(qiáng)韌,粘合,可自修復(fù)和導(dǎo)電的兩性離子納米復(fù)合水凝膠作為皮膚應(yīng)變傳感器的策略有望在實(shí)際中應(yīng)用。(2)通過兩性離子(SBMA)和離子單體(AMPS或DAC)的共聚制備了兩性離子聚電解質(zhì)水凝膠,研究了凝膠的力學(xué)性能、粘附性能、粘附機(jī)理和抗菌性能。離子單體的引入,破壞了兩性離子聚合物鏈間的偶極-偶極相互作用,凝膠的斷裂強(qiáng)度下降但斷裂應(yīng)變增加。聚陰離子電解質(zhì)水凝膠P15SA與聚陽離子電解質(zhì)水凝膠P15SD的粘附性能明顯不同。這可能是由于離子單體的引入使得聚陰離子和聚陽離子凝膠表面電荷分布存在差異。通過測定凝膠的Zeta電位,獲得P15SA凝膠的Zeta電位隨著AMPS含量的增加而增加,P15SD凝膠的Zeta電位隨著DAC含量的增加基本不變。另外,研究了兩性離子聚電解質(zhì)凝膠和豬皮的粘附性能,發(fā)現(xiàn)P15S1.8A0.2凝膠與豬皮的剪切粘附力最大,搭接組件在拉伸時(shí)凝膠自身斷裂。P15S1.8A0.2凝膠能夠牢固地粘附在豬皮表面,并且能夠承受豬皮的彎曲和扭轉(zhuǎn)。兩性離子聚電解質(zhì)凝膠表現(xiàn)出良好的抗菌性能,有望作為抗菌性傷口敷料促進(jìn)傷口愈合。
【圖文】：

圖１．２貽貝足蛋白分布逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍｕｓｓｅｌ邋ｆｏｏｔ邋ｐｒｏｔｅｉｎｓ邋ｉｎ邋ａ邋ｂｙｓｓａｌ邋ｔｈｒｅａｄ逡逑１．２．１．１兒茶酚改性單體聚合水凝膠逡逑海洋貽貝以其富含３，４－二羥基苯丙氨酸（ＤＯＰＡ）的蛋白質(zhì)（Ｍｆｐｓ）而聞名，它們逡逑能夠在潮濕和鹽水條件下對幾乎所有類型的底物具有強(qiáng)大的附著力，這極大地激發(fā)了含逡逑有兒茶酚基團(tuán)的貽貝模擬粘合劑水凝膠的開發(fā)。然而，盡管許多研究表明，通過鄰苯二逡逑酚基團(tuán)官能化天然／合成聚合物有助于模擬貽貝進(jìn)行濕粘合，但制造具有非常理想的初性逡逑粘合劑的兒茶酚基水凝膠仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的仿貽貝粘合劑內(nèi)部的兒茶酚自氧化形逡逑成三聚體或低聚物２６，引發(fā)氧化共價(jià)交聯(lián)，導(dǎo)致凝膠界面粘附能較低２７邋（１－１０邋ＪｒｒＴ２），逡逑整體機(jī)械性能差。逡逑Ｂｉａｎ等２８利用動態(tài)硼酸酯鍵和共價(jià)的硝基兒茶酚二聚體制備了雙交聯(lián)水凝膠來提逡逑高凝膠整體的內(nèi)聚力，并且通過水凝膠與組織之間的醌－親核基團(tuán)的偶聯(lián)作用使其穩(wěn)固逡逑的粘附在濕的生物組織上。在該水凝膠中，硝基多巴胺甲基丙烯酰胺（ｎＤＭＡ）和３－丙逡逑烯酰氨基苯硼酸（ＡＡＰＢＡｐＫａ邋＝邋８．２）之間形成的硼酸酯鍵作為動態(tài)交聯(lián)，，由過硫酸銨逡逑

．．邐Ｓｕｂｓｔｒａｔｕｍ逡逑圖１．２貽貝足蛋白分布逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍｕｓｓｅｌ邋ｆｏｏｔ邋ｐｒｏｔｅｉｎｓ邋ｉｎ邋ａ邋ｂｙｓｓａｌ邋ｔｈｒｅａｄ逡逑１．２．１．１兒茶酚改性單體聚合水凝膠逡逑海洋貽貝以其富含３，４－二羥基苯丙氨酸（ＤＯＰＡ）的蛋白質(zhì)（Ｍｆｐｓ）而聞名，它們逡逑能夠在潮濕和鹽水條件下對幾乎所有類型的底物具有強(qiáng)大的附著力，這極大地激發(fā)了含逡逑有兒茶酚基團(tuán)的貽貝模擬粘合劑水凝膠的開發(fā)。然而，盡管許多研究表明，通過鄰苯二逡逑酚基團(tuán)官能化天然／合成聚合物有助于模擬貽貝進(jìn)行濕粘合，但制造具有非常理想的初性逡逑粘合劑的兒茶酚基水凝膠仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的仿貽貝粘合劑內(nèi)部的兒茶酚自氧化形逡逑成三聚體或低聚物２６，引發(fā)氧化共價(jià)交聯(lián)，導(dǎo)致凝膠界面粘附能較低２７邋（１－１０邋ＪｒｒＴ２），逡逑整體機(jī)械性能差。逡逑Ｂｉａｎ等２８利用動態(tài)硼酸酯鍵和共價(jià)的硝基兒茶酚二聚體制備了雙交聯(lián)水凝膠來提逡逑高凝膠整體的內(nèi)聚力，并且通過水凝膠與組織之間的醌－親核基團(tuán)的偶聯(lián)作用使其穩(wěn)固逡逑的粘附在濕的生物組織上。在該水凝膠中，硝基多巴胺甲基丙烯酰胺（ｎＤＭＡ）和３－丙逡逑烯酰氨基苯硼酸（ＡＡＰＢＡｐＫａ邋＝邋８．２）之間形成的硼酸酯鍵作為動態(tài)交聯(lián)
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ427.26

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 賀劍;陳建升;;離子聚合物-金屬復(fù)合物材料的研究進(jìn)展[J];材料保護(hù);2016年S1期

2 陳杰;李小舟;田華雨;朱筱娟;陳學(xué)思;;兩性離子聚合物在惡性腫瘤治療中的應(yīng)用[J];高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào);2015年11期

3 李晶晶;李大綱;李愛軍;顧文彪;唐翔;;離子聚合物增容增韌木塑復(fù)合材料的研究[J];工程塑料應(yīng)用;2013年02期

4 何曉燕;周文瑞;徐曉君;楊武;;兩性離子聚合物的合成及應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2013年06期

5 宋中健,張惠林;離子聚合物的發(fā)展及其應(yīng)用[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;1992年05期

6 周詩彪;;離子聚合物在涂料中的應(yīng)用[J];涂料工業(yè);1987年06期

7 李卓美,陳遠(yuǎn)沛,盧沛理;2,10-Br離子聚合物與聚丙烯酸鈉的復(fù)合作用[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);1988年02期

8 徐元;張開;代模欄;孫韶渝;;三元共聚丙烯酸酯類離子聚合物性能的研究[J];成都科技大學(xué)學(xué)報(bào);1989年04期

9 ;離子聚合物膜[J];乙醛醋酸化工;2016年07期

10 慈吉良;康宏亮;劉晨光;賀愛華;劉瑞剛;;兩性離子聚合物的抗蛋白質(zhì)吸附機(jī)理及其應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2015年09期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李霞;郭松林;李穎;;復(fù)合離子聚合物調(diào)剖劑體系性能影響因素研究[A];三次采油技術(shù)研討會論文集[C];2003年

2 李智;馮岸超;魏曉虎;湯華q

本文編號：2631260