聚丙烯酰胺-SiO2納米復合凝膠的制備及性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)水凝膠由于高分子鏈段中的親水性基團使其具有良好的溶脹性能，但其吸水后容易破碎的特點限制了其發(fā)展。有機/無機納米復合水凝膠兼有無機材料的強度、熱穩(wěn)定性以及有機聚合物的功能性，能夠改善凝膠的吸水、耐熱性及強度等綜合性能，是目前水凝膠領域的研究熱點，可廣泛應用于醫(yī)藥、衛(wèi)生、農(nóng)林、油田、園藝、環(huán)境保護等領域。
　　 本文加入硅溶膠以引入無機納米粒子，以丙烯酰胺(AM)為單體、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)為交聯(lián)劑、過硫酸銨(

2、APS)為引發(fā)劑采用原位自由基聚合方法合成了聚丙烯酰胺(PAM)/SiO2納米復合水凝膠，制備出的納米復合凝膠的透明性好、沒有氣孔。并通過改變硅溶膠用量研究其對PAM/SiO2納米復合凝膠體系的影響。
　　 采用FTIR、SEM、AFM等測試手段對產(chǎn)物結構進行表征。FIIR研究發(fā)現(xiàn)在聚丙烯酰胺交聯(lián)反應中，碳碳雙鍵消失，酰胺峰出現(xiàn)寬化，說明反應較完全，聚丙烯酰胺與硅溶膠表面之間存在一定的化學作用。復合凝膠微觀結構表征結果顯示，復合

3、凝膠中無機相粒子(SiO2)以納米級單分散于PAM凝膠體系中，部分納米粒子吸附于高分子鏈段上面。在納米復合凝膠體系中，無機粒子粒徑最大為68 nm。而加入無機納米粒子后的干凝膠的微觀結構為多孔結構。
　　 實驗詳細探討了硅溶膠用量、交聯(lián)劑用量兩個因素對所形成納米復合凝膠的溶脹性能的影響。隨著硅溶膠用量的增加，PAM/SiO2納米復合凝膠的平衡溶脹率大幅下降。納米復合水凝膠對pH、鹽濃度的響應性結果表明，復合凝膠的平衡溶脹率隨著溶

4、液pH值的變化而變化，在堿性溶液中的平衡溶脹率較大。研究證明，納米復合結構提高了PAM/SiO2納米復合凝膠的機械強度與熱力學性能。其中復合凝膠強度提高了1倍以上，在含水量較高的情況下，可達16.1KPa。復合凝膠熱分析結果表明：復合凝膠玻璃化轉化溫度比PAM凝膠有所提高，剩余物質(zhì)為SiO2固體。流變測試表明復合凝膠的凝膠化過程體現(xiàn)出動力學特征，硅溶膠含量越高，凝膠時間隨之推遲。
　　 PAM/SiO2納米復合凝膠兼具有無機納米