形狀記憶自修復(fù)水凝膠的制備及性能研究
本文關(guān)鍵詞:形狀記憶自修復(fù)水凝膠的制備及性能研究 出處:《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文 論文類(lèi)型:學(xué)位論文
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【摘要】:智能水凝膠在實(shí)際應(yīng)用中具有巨大的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。目前研究者對(duì)同時(shí)具有自修復(fù)和形狀記憶兩種功能的水凝膠的研究較少。多巴胺與Fe~(3+)的配位作用廣泛存在于自然界中并具有很高的締合常數(shù)和可逆性,能夠賦予聚合物許多新穎的性質(zhì),如:多重刺激響應(yīng)性、自修復(fù)性以及形狀記憶性;诖,我們利用多巴胺與Fe~(3+)的金屬配位作用和化學(xué)交聯(lián)作用,制備了 4 arm PEG-Dopa-Fe~(3+)水凝膠。此外,我們還將4 arm PEG-Dopa氧化制得了 c-4 arm PEG-Dopa水凝膠。在論文第二章,通過(guò)取代反應(yīng)、水解反應(yīng)及酰胺偶聯(lián)反應(yīng)制備了 4 armPEG-Dopa-Fe~(3+)水凝膠。通過(guò)傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)以及核磁共振氫譜(1H-NMR)證實(shí)了4armPEG-Dopa的化學(xué)結(jié)構(gòu),紫外可見(jiàn)吸收光譜圖(UV-vis)和拉曼光譜證明了4 arm PEG-Dopa與Fe~(3+)之間的存在金屬配位作用及化學(xué)交聯(lián)作用。通過(guò)流變儀以及萬(wàn)能材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)水凝膠的流變性能以及力學(xué)性能進(jìn)行了考察,結(jié)果顯示水凝膠具有很好的力學(xué)性能,且水凝膠pH值的大小以及Fe~(3+)的含量都會(huì)對(duì)其力學(xué)性能產(chǎn)生影響。Fe~(3+)的含量越多,凝膠抗拉強(qiáng)度越大但伸長(zhǎng)率越差,且當(dāng)pH值為9時(shí),凝膠力學(xué)性能最好。在論文第三章,我們通過(guò)調(diào)節(jié)水凝膠中Fe~(3+)的含量來(lái)控制物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)的比例,通過(guò)流變測(cè)試以及拉伸測(cè)試考察水凝膠的自修復(fù)性能,以及探究了 Fe~(3+)的含量對(duì)其形狀記憶功能的影響。結(jié)果顯示,水凝膠具有很好的自修復(fù)功能并且凝膠中Fe~(3+)的含量越多其自修復(fù)性能越差,調(diào)控水凝膠pH值的大小能夠?qū)崿F(xiàn)形狀記憶功能,其中,Dopa與Fe~(3+)的摩爾比為1:0.8的水凝膠同時(shí)具有優(yōu)異的自修復(fù)及形狀記憶性能,并擁有較好的力學(xué)性能。在論文第四章,我們使用高碘酸鈉(NaIO_4)將4 arm PEG-Dopa氧化并形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),制得c-4 arm PEG-Dopa水凝膠,通過(guò)紫外可見(jiàn)吸收光譜圖(UV-vis)證實(shí)了材料氧化反應(yīng)的發(fā)生。通過(guò)X射線(xiàn)衍射(XRD),差示量熱掃描儀(DSC)以及動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)對(duì)材料的結(jié)晶性能、熱性能以及形狀記憶性能進(jìn)行了考察。結(jié)果證明c-4 arm PEG-Dopa水凝膠具有優(yōu)異的力學(xué)性能以及很好的形狀記憶性能,少量水分子的滲入能夠溶解親水性聚乙二醇中的結(jié)晶區(qū)域,使聚合物結(jié)晶度降低和熔點(diǎn)降低,但對(duì)材料的形狀記憶性能并不產(chǎn)生明顯的影響,在含水量較低的狀態(tài)下其形狀固定率和回復(fù)率均在96%以上。
【學(xué)位授予單位】:西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類(lèi)號(hào)】:TQ427.26
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本文編號(hào):1317263
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