快速響應型粘土(Clay-S)-聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)納米復合水凝膠結構設計及性能表征.pdf

1、作為一種典型的溫度敏感性水凝膠，聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）在過去的幾十年里已經吸引了眾多研究者的興趣。然而，傳統(tǒng)化學交聯(lián)的PNIPAAm水凝膠力學性能差，溶脹/消溶脹平衡速度緩慢，很大程度上限定了其應用價值。因此，增強水凝膠的力學和快速響應性能以擴大其應用領域是目前主要的研究方向。
　　 采用一種由焦磷酸鈉改性的鋰皂石（Laponite XLS，Clay-S）作為交聯(lián)劑，我們先前已經成功制備出高粘土含量的粘土/PNI

2、PAAm納米復合水凝膠（S-N水凝膠）。該水凝膠突破傳統(tǒng)的水凝膠力學性能差的特性，具有較高的斷裂強度和較大的斷裂伸長比，并且發(fā)現(xiàn)其機械強度隨著粘土含量的增加而增大，但其響應行為卻呈現(xiàn)大幅度降低趨勢，影響了其實際應用價值。
　　 由于S-N水凝膠擁有不同于傳統(tǒng)化學鍵合水凝膠的特殊物理交聯(lián)網絡結構，我們相信納米復合水凝膠的結構和性能經后期處理會發(fā)生一定的改變，比如溶劑、熱和光處理等方法。據文獻報道，已有一些科研人員采用各種方式來提高

3、水凝膠的快速響應性能。例如，Haraguchi采用冷凍干燥法制備多孔結構水凝膠，張先正等人利用乙醇溶液控制水凝膠溶脹/消溶脹速度等。
　　 有鑒于此，本論文的工作著眼于在保證一定力學性能的同時，提高納米復合水凝膠的溶脹/消溶脹性能。主要研究內容包括：
　　 （1）采用酸處理方法對高粘土含量的粘土/PNIPAAm納米復合水凝膠（S-N水凝膠）進行后期處理，發(fā)現(xiàn)S-N-H水凝膠退溶脹響應速率和溶脹度有大幅度的提高，并保持了一

4、定的力學性能。系統(tǒng)研究和分析酸處理的濃度和時間對凝膠體系各方面性能的影響。
　　 （2）采用紫外光引發(fā)聚合法制備，含Ni（OH）2納米線的高粘土含量的粘土/PNIPAAm納米復合水凝膠（S-N-Ni水凝膠）。分析非離子表面活性劑聚乙二醇6000（PEG6000）和陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）對Ni（OH）2納米線在水溶液中分散情況的影響。并且歸納兩種表面活性劑的不同添加量對S-N-Ni凝膠力學性能影響的差異。

5、最終確定出水凝膠紫外光引發(fā)聚合的最佳工藝。
　　 （3）鑒于Ni（OH）2易溶于酸，通過酸處理的方法將S-N-Ni凝膠制備成含一維孔洞結構的高粘土含量的粘土/PNIPAAm納米復合水凝膠（P-S-N水凝膠）。該凝膠在保證一定力學性能的基礎上，具備超響應性能。同時，對其力學性能、溶脹/消溶脹行為等方面進行了歸納和總結。
　　 這種具有良好溶脹度和快速消溶脹速率性能的含一維孔洞結構的納米復合水凝膠有望進一步拓寬在環(huán)境、生物、