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水凝胶是一种三维亲水性网络结构的材料,就目前来看,离子型水凝胶大多数是以聚合物与金属离子相互作用形成凝胶,而单纯由高分子聚合物材料通过离子相互作用形成凝胶还鲜有报道。本文基于可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法,分别制备两种结构可控的聚合物,并对其中一种聚合物分子链端基进行基团转化,然后通过两种聚合物分子链功能基团之间的季胺化反应,构建交联结构,并在紫外光照下制备得到具有自愈合性能的离子型水凝胶。本文研究工作主要包括:1.均含有三硫代碳酸酯基团(TTC)的RAFT链转移剂、双端羧基聚苯乙烯(HOOC-PS-COOH)以及聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP)的合成。分别制备了两种不同结构的RAFT链转移试剂S,S’-二(α,α’-二甲基-α”-乙酸)-三硫代碳酸酯(BDATC)和S-1-十二烷基-S’-(α,α’-二甲基-α"-乙酸)三硫代碳酸酯(DDMAT),并采用核磁氢谱(1H NMR)以及红外光谱(FT-IR)对其结构进行分析表征。利用RAFT聚合,以BDATC为链转移剂,通过调控投料比分别合成了具有不同分子量的含有TTC基团和双端羧基的HOOC-PS-COOH与P4VP聚合物。采用1HNMR、常温凝胶渗透色谱(GPC)和FT-IR对聚合物的分子链结构、分子量及其分布和特征官能团进行分析和表征。2.离子型水凝胶的合成。首先,将上述合成的含有TTC基团和双端羧基的HOOC-PS-COOH(Mn,GPC=1500 g/mol)依次进行酰氯化(以草酰氯为酰氯化试剂)和酯化(以溴乙醇为酯化试剂),得到双端溴原子封端的Br-PS-Br。然后将其与上述合成得到的P4VP(Mn, GPC=25300 g/mol)的重复单元中吡啶环上的N发生季胺化反应,形成交联聚合物。采用1HNMR和FT-IR对交联结构聚合物的分子链结构进行确定。通过进一步紫外光照下进行的交联反应,最终合成得到离子型水凝胶。3.离子型水凝胶的自愈合性能研究。通过不同形状水凝胶的愈合效果分析其自愈合性能,并验证愈合机理。对比块状水凝胶与块状干凝胶的愈合效果验证水凝胶的愈合需在含水/溶剂条件下进行。本文选用薄膜水凝胶和环形水凝胶,验证了只有在水凝胶切口相互接触的条件下才能实现愈合。对比黑暗环境和紫外光照环境的愈合效果,证明紫外光照射是水凝胶愈合机理中必不可少的条件。因此,水凝胶愈合必须是紫外光照射,相互接触的条件下,才能实现宏观熔融愈合,而且愈合通常可在lh内完成,并可重复三次以上相同的切割-愈合过程。