硅基復(fù)合韌性水凝膠的制備與性能研究.pdf

1、高分子水凝膠是一類體系內(nèi)含有大量水的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的軟、濕性材料。通過在水溶性高分子中引入一部分疏水基團(tuán)和親水殘基，水分子與親水殘基結(jié)合，使其連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基則遇水膨脹。這種高分子網(wǎng)絡(luò)體系性質(zhì)柔軟，能在吸收大量的水的同時(shí)保持一定的形狀。其結(jié)構(gòu)的特殊性可賦予這種材料許多不可替代的優(yōu)異性能，如溶脹-消溶脹、刺激響應(yīng)性、減震、低摩擦性等。這些特點(diǎn)使其在廢物處理、農(nóng)業(yè)、食品化學(xué)、環(huán)境工程等方面有著很廣泛的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)方法制備

2、的化學(xué)交聯(lián)水凝膠往往由于交聯(lián)密度、含水量、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的均勻性等而導(dǎo)致其力學(xué)性能很差，大大降低了其在生產(chǎn)生活中的發(fā)展。經(jīng)過科學(xué)家們的大量探索，人們已經(jīng)研究出了各種各樣的增韌水凝膠。其中，復(fù)合韌性水凝膠如互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠、雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠等，以其簡(jiǎn)單的制備方法和優(yōu)異的力學(xué)性能備受青睞。本文通過一種簡(jiǎn)單的制備方法，將有機(jī)硅材料與聚丙烯酸羥乙酯利用化學(xué)結(jié)合、物理纏結(jié)以及氫鍵多重作用形成復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，從而得到一種多重作用增強(qiáng)的硅基復(fù)合韌性水凝膠。主要工作如下

3、:
　　1、采用光聚合與溶膠-凝膠兩步聚合，首先將前體溶液丙烯酸羥乙酯與有機(jī)硅單體混合均勻，選擇十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑，2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮(2959)作為光引發(fā)劑在365nm波長(zhǎng)的紫外光源下進(jìn)行光聚合，隨后利用尿素在80℃下催化溶膠-凝膠過程9小時(shí)左右，得到硅基復(fù)合水凝膠。
　　2、通過實(shí)驗(yàn)及理論分析了不同因素對(duì)所制備的復(fù)合韌性水凝膠的影響，確定了最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)配方與實(shí)驗(yàn)條件。同時(shí)利用不同

4、表征手段，對(duì)四種硅氧烷的性能進(jìn)行了比較分析。通過調(diào)節(jié)硅氧烷類型，可實(shí)現(xiàn)水凝膠力學(xué)性能及其他性能的改變，從而適應(yīng)不同實(shí)際應(yīng)用的需求。
　　3、針對(duì)有機(jī)硅氧烷MTMS（甲基三甲氧基硅烷）與HEA制備的復(fù)合韌性水凝膠的性能進(jìn)行了深入的研究。通過各種表征手段研究發(fā)現(xiàn)，該HEA/MTMS水凝膠兼?zhèn)溆懈吡W(xué)強(qiáng)度及良好的延展性，同時(shí)具備了優(yōu)異的抗疲勞性。除此之外，由于網(wǎng)絡(luò)體系內(nèi)存在的大量的氫鍵物理作用，使該水凝膠在受到外力作用損傷時(shí)，有實(shí)現(xiàn)自愈