摘 要

ABSTRACT III

第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 水凝胶强度的影响因素 1

1.3 水凝胶类型 2

1.3.1 纳米复合水凝胶 2

1.3.2 双网络水凝胶 2

1.3.3 拓扑凝胶 3

1.3.4 微球复合水凝胶 4

1.4 水凝胶的应用 4

1.4.1在工业方面 4

1.4.2在农业方面 4

1.4.3水凝胶在医学方面 5

1.4.4水凝胶的其他应用 5

1.5 本论文的研究背景及研究目的 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验原料及试剂 7

2.2 主要实验仪器和设备 7

2.3 单体的重结晶纯化 7

2.4 不同黏土含量水凝胶的制备过程 8

第三章 测试部分 10

3.1 力学性能测试 10

3.2 溶胀性能测试 10

3.3 染料吸附测试 10

3.4流变性能测试 11

第四章 实验结果及讨论 12

4.1 对力学性能的影响 12

4.3 对溶胀实验的影响 15

4.4对染料吸附的影响 15

4.5对流变实验的影响 16

第五章 结论 18

参考文献 19

致谢 21

摘要

水凝胶因其网状结构的特点，在溶剂中只溶胀不溶解。近年来，水凝胶以其高含水、保水、吸水溶胀、柔软的特点，以及与生物组织极为相似的性能特点，使其在制药，医用材料等领域获得十分广泛的应用。比如在生物医药方面，可以用作人工肌肉。庄稼种植方面，可以用水凝胶来提供植物所需的水和各种营养，而使农作物更好的生长。日常生活中的纸尿裤、面膜等也是利用了水凝胶的特性等等。然而水凝胶一直被人们看好代替人体软组织，但在这一方面由于力学强度不够至今没有被应用。

本文利用了互穿网络的方法结合纳米复合增强水凝胶的思想来提高水凝胶的强度。此次合成的高强度水凝胶是在同时作为增强填料和物理交联剂的锂藻土(Laponite)存在下，用KPS和N,N,N',N'-四甲基乙二胺（TEMED）作为引发剂和催化剂引发丙烯酰酰胺（AAM）单体原位聚合，并且采用化学交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）进行共交联。在形成网状水凝胶后，同时引入线型高分子聚乙烯吡咯烷酮（PVP）贯穿于网络之中形成半互穿网络水凝胶。通过改变黏土Laponite的用量，也就是说通过调整交联密度来控制水凝胶的强度。并且分别从压缩性能、溶胀性能、流变性能、染料吸附性能这几个方面进行了分析表征。

关键词：水凝胶，半互穿网络，力学性能，粘土

ABSTRACT

Hydrogel is a kind of network polymer, only swelling and insoluble. Hydrogels have a very wide range of applications in the fields of pharmaceuticals, medical materials, etc., with their high water content, water retention, swelling, softness, and very similar properties to biological tissues. For example, in the biomedical, can be used as artificial muscle.For crop cultivation, hydrogels can be used to provide the water and various nutrients needed by the plant to grow the crop better. Diaper in daily life, mask, etc. is also the use of the characteristics of hydrogels.Hydrogels are also used in drug delivery systems, biosensors, sustained drug release, and so on. However, hydrogels have been favored by people in favor of human soft tissue, but in this respect because of insufficient mechanical strength has not been applied.

In this paper, we use the method of interpenetrating network to combine the idea of nanocomposite enhanced hydrogel to improve the strength of hydrogel.The synthesized high-strength hydrogels were prepared by the reaction of KPS and N, N,N',N'-tetramethylethylenediamine (N,N'-tetramethylethylenediamine) in the presence of Laponite as a reinforcing filler and a physical crosslinker, TEMED) as initiators and catalysts to initiate the in situ polymerization of acrylamide (AAM) monomers and co-crosslinked with conventional chemical crosslinking agents N, N-methylenebisacrylamide (BIS) to form hydrogels Dimensional cross-linked network, and the introduction of linear polymer polyvinylpyrrolidone (PVP) penetrates into the three-dimensional cross-linked network to form semi-interpenetrating network hydrogels.The strength of the hydrogel was controlled by adjusting the amount of Laponite used to adjust the crosslinking density ratio of the semi-interpenetrating network.In addition, the compressive properties, swelling properties, rheological properties and dye adsorption properties were analyzed and characterized respectively.

Key words:Hydrogel, semi - interpenetrating network, mechanical properties, clay

第一章 绪论

1.1 概述

水凝胶作为一种网络结构，它具有许多优点：第一，水凝胶是一种刺激反应型物质。第二，水凝胶的与其他东西吸收结合性相对于其他材料较好，水凝胶具还具有优异的回弹性和柔软性等等。另外水凝胶虽然看似柔软，但是仍具有一定的强度，故而被广泛用于多种领域。水凝胶可以吸附水，但是即使在大量吸附水之后，水凝胶仍然具有一定的强度^[2]。水凝胶因其在力学性能等方面的缺陷，限制了他在一些领域的应用。研究人员也在不断的探索，怎样得到能够用来代替人体的受伤软组织，并且能够使人体不排斥的水凝胶，一旦制备成功，那将会给有需要的人带来佳音。

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