發(fā)布時間：2021-09-24 21:34

　　聚丙烯酸鎂是一種具有優(yōu)異機械性能和耐熱老化性聚丙烯酸鹽水凝膠材料,但其吸水保水性較差、重復吸水能力低的缺陷限制了在農(nóng)林保水、建筑材料等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。通過可控合成雙交聯(lián)結(jié)構(gòu)或半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鎂復合水凝膠,不但能克服吸水保水等性能缺陷,還能提升其機械性能,從而得到兼具優(yōu)異吸水保水性和機械性能的聚丙烯酸鎂復合水凝膠材料。本文首先以丙烯酸鎂為單體,過硫酸鈉-硫代硫酸鈉作為氧化還原引發(fā)體系,通過自由基聚合方法制備得到聚丙烯酸鎂水凝膠,研究獲得了較優(yōu)的制備工藝:丙烯酸鎂40wt%、過硫酸鈉0.25wt%、引發(fā)劑還原劑比例1:1,該條件下所制備的聚丙烯酸鎂水凝膠具備一定的自愈性,12h之后拉伸性能可恢復約60%。在此基礎(chǔ)上,引入丙烯酸鈉為共聚單體,N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）為共價交聯(lián)劑,制備聚丙烯酸鎂/丙烯酸鈉（PAMgA/PASA）雙交聯(lián)水凝膠,并研究分析了水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)、吸水保水性以及機械性能。結(jié)果表明,MBA作用下丙烯酸鎂和丙烯酸鈉形成了雙交聯(lián)結(jié)構(gòu)的共聚水凝膠,離子配位和共價鍵的相互作用使得水凝膠材料斷裂面粗糙,提高了水凝膠在失水后維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力。當丙烯酸鈉用量為20... 

【文章來源】：華東理工大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２浸泡法二次交聯(lián)水凝膠??

件的變化進行收縮或??膨脹的響應(yīng)又可以分為刺激響應(yīng)水凝膠和傳統(tǒng)型水凝膠。根據(jù)刺激的不同，水凝膠又可??以分為物理響應(yīng)水凝膠和化學響應(yīng)水凝膠。物理刺激包括溫度、壓力、光、電嘗磁場??和聲音，而化學刺激包括ｐＨ、洛劑性質(zhì)、溶液離丫？強度和分子種類。隨養(yǎng)外部環(huán)境的變??化，刺激響應(yīng)水凝膠溶脹或消脹的程度可能會非常劇烈，表現(xiàn)出體積坍塌或相變行為｜Ｕ￣??１５］??Ｏ??化學刺激?物理刺激??ｐＨ?溫度??離子強度?ｉＵ場??溶劑姐成?磁場??分子種類?光??壓力??聲音??圖２．１外界環(huán)境變化的類型??Ｆｉｇ．２．１?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ?ｃｈａｎｇｅ??２．１．３水凝膠吸水機理??水凝膠是一種具有特殊用途的功能性聚合物，其中的高吸水性樹脂（ＳＡＰ）甚至可??以吸收超過自身重量上千倍的水分。相對于傳統(tǒng)的吸水材料，例如脫脂棉、桂膠、海綿??

??鍵作用緊密結(jié)合在一起，將大量水分子固定在三維網(wǎng)格中，這是水凝膠具有保水能力的??關(guān)鍵，即便受到外力作用，水分也難以逃脫。??吸水前，高分子鏈段聚集在一起，水凝膠整體上呈現(xiàn)一種收縮緊繃狀態(tài)；吸水后，??分子鏈逐漸打開，三維網(wǎng)絡(luò)擴張，大量水分子在親水基團的吸引下開始進入水凝膠內(nèi)部，??以上是非離子型水凝膠的基本吸水步驟。而離子型水凝膠中的親水性基團在水的作用下??進一步電離成陰離子和陽離子，而其中陰離子固定在分子鏈上，可移動的陽離子游離于??網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，為了保持水凝膠整體的電中性，如圖２．２所示。??ａ—??十??斗??圖２．２水凝膠的吸水過程??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｗｅｌｌｉｎｇ?ｂｅｈａｖｉｏｒ?ｏｆ?ｈｙｄｒｏｇｅｌ??隨著電離程度的增加，陰離子濃度逐漸增加，靜電斥力使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不斷擴張，可容??納的水分子數(shù)量增加；另一方面，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的陽離子濃度也在逐漸升高，與外部水溶液??形成滲透壓差，促使水分子進一步向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部擴散。隨著水凝膠網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部水分的增加，??網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外滲透壓差逐漸減小，同時因為交聯(lián)點的存在，分子鏈段存在束縛力，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)??不能無限擴張，當分子鏈的束縛力與靜電排斥作用力相等時，水凝膠達到吸水溶脹平衡??狀態(tài)，此時水凝膠的吸水率達到最大值。??Ｆｌｏｒｙ吸水理論［１６］認為水凝膠的吸水能力與水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的特性有關(guān)，??這種關(guān)系表示為式（１－１）。??叫?ｆｅＷ２?＋?（擊）?（１－１）??式（１－１）的分子第一項可以表示為水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)外的滲透壓差，因此相比蒸餾??水，水凝膠鹽水溶液中吸水能力較差；第二項可以表示為水凝膠的親水能力，通常由親??水基團的數(shù)量決定；分母則表示凝膠網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度，三維

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3408488