论文题目: 含有聚苯胺的水凝胶的性能研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 陶勇
导师: 吴承训
关键词: 聚电解质,水凝胶,刺激响应性,溶胀,释放,扩散
文献来源: 东华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 具有刺激—响应性的高分子水凝胶材料在化学机械、人工肌肉、药物传递与释放、膜分离、化学阀等诸多领域具有广阔的应用前景。无论从学术价值还是应用价值,对这一领域的关注都有重要的意义。我们在实验中发现含有聚苯胺的两种水凝胶具有多种环境因素的刺激响应性,本论文主要围绕以下两方面进行:1.聚苯胺聚丙烯酸复合物水凝胶的制备与性能研究;2.聚电解质水凝胶pH响应性的热力学模拟;3.聚丙烯酰胺—磺化聚苯胺半互穿网络水凝胶的合成与表征;4.SPANI从水凝胶中释放过程的研究。本文的主要研究内容归纳如下: 1.制备了聚苯胺—聚丙烯酸复合物(polyaniline-polyacrylic acid,简称为PANI-PAAc)水凝胶。实验研究了PANI-PAAc水凝胶对温度、pH、离子强度和电场的响应性,凝胶可以由强酸性(或者低温)下的低溶胀状态变化到较强碱性(或较高温度)下的高溶胀态,如果达到pH>12的强碱性范围,凝胶又处于低溶胀状态。就本文所知,对于聚苯胺的这一性质还没有其它作者进行详细研究。从PANI-PAAc复合物处于高含水率、保持一定形状和很有弹性的状态,以及其含水量响应外界刺激而呈现可逆的较大范围的变化的实验事实,可以证明PANI-PAAc复合物是一种凝胶。凝胶中PANI的相对含量增加,则构成凝胶网络的高分子链之间的相互作用强度增加,导致凝胶的刺激响应性的程度下降,如果PANI与PAAc重复单元的摩尔比例大于6/10,凝胶会失去电场响应性。凝胶的pH-和电场-敏感性具有相同的机理:凝胶中存在两种相互对抗的作用,即PAAc链上的羧酸基团电离产生的羧酸根阴离子之间的静电排斥导致的溶胀趋势,与PANI链的疏水聚集、氢键和偶极-偶极相互作用等导致的收缩趋势,这两个相反因素的强弱对比随着外界因素的变化而消长的结果决定着凝胶的溶胀状态。由凝胶可以处于高溶胀态的事实,可以推测:PANI链之间的相互作用较弱,因此处于松散聚集状态;PANI分子与PAAc分子之间有强的相互作用。 制备状态的PANI-PAAc水凝胶中含有少量钠离子,用稀盐酸浸泡并
论文目录:
第一章 高分子水凝胶的研究进展
1．1 前言
1．2 水凝胶概述
1．2．1 水凝胶的种类
1．2．1．1 聚丙烯酸类水凝胶
1．2．1．2 聚丙烯酰胺类水凝胶
1．2．1．3 聚羟基异丁烯酸(PHEMA)类水凝胶
1．2．1．4 聚N—乙烯基吡咯烷酮类水凝胶
1．2．1．5 其它高分子水凝胶
1．2．2 水凝胶的性质
1．2．2．1 水凝胶的溶胀和体积相变
1．2．2．2 凝胶中的密度涨落和非均匀性
1．2．2．3 水凝胶的pH响应性
1．2．2．4 水凝胶的温度响应性
1．2．2．5 水凝胶的电刺激响应性
1．2．2．6 水凝胶的光响应性
1．2．2．7 水凝胶对化学物质的响应性
1．2．3 水凝胶的结构和表征方法
1．2．4 水凝胶的应用
1．2．4．1 流量控制／过滤／混合物的分离
1．2．4．2 药物投送
1．3 本论文研究的内容和意义
参考文献
第二章 聚苯胺—聚丙烯酸复合物水凝胶的制备、表征以及刺激响应性的研究
2．1 前言
2．1．1 导电高分子材料—聚苯胺的概述
2．1．2 可溶性／高含水的高分子质子酸掺杂聚苯胺
2．1．3 本章的设想和主要内容
2．2 实验部分
2．2．1 原料与合成
2．2．1．1 试剂
2．2．1．2 聚丙烯酸均聚物的合成
2．2．1．3 凝胶态的聚苯胺-聚丙烯酸复合物的合成
2．2．1．4 盐酸掺杂的聚苯胺合成
2．2．2 仪器及操作过程
2．2．2．1 红外光谱分析
2．2．2．2 广角X射线衍射(WAXD)
2．2．2．3 溶胀比
2．2．2．4 凝胶的环境因素响应性测试
2．3 结果与讨论
2．3．1 凝胶的结构表征
2．3．1．1 X-射线衍射图谱的分析
2．3．1．2 红外光谱的分析
2．3．1．3 PAAc掺杂PANI的分子聚集状态和结构
2．3．2 溶胀度的pH响应性
2．3．2．1 制备状态的凝胶的pH响应性
2．3．2．2 制备状态的凝胶经过酸处理后的pH响应性
2．3．2．3 低分子盐对凝胶溶胀的影响
2．3．3 溶胀度的温度敏感性
2．3．4 凝胶的电场敏感性
2．3．4．1 凝胶在电场中的溶胀度变化
2．3．4．2 凝胶在电场中的弯曲变形
2．3．4．3 弯曲机理的探讨
2．3．4．3．1 Shiga的理论模型
2．3．4．3．2 针对本文中弯曲现象的分析
2．4 本章小结
参考文献
第三章 聚电解质水凝胶的pH敏感性的热力学模拟
3．1 前言
3．2 影响凝胶溶胀的诸因素的理论模型概述
3．2．1 Flory的非离子凝胶和离子凝胶的溶胀平衡理论
3．2．1．1 非离子凝胶
3．2．1．2 离子凝胶
3．2．2 对抗离子凝聚
3．2．3 静电相互作用对凝胶的溶胀平衡的贡献
3．2．4 聚电解质分子链的静电持久长度
3．2．5 离子强度对大分子弱酸和弱碱的电离的影响
3．3 离子凝胶pH敏感性的计算机仿真
3．3．1 本文中热力学模拟的说明和创新点
3．3．2 按照Baek和Srinivasa模型的模拟结果
3．3．3 按照Katchalsky聚电解质凝胶理论的仿真
3．3．4 离子强度对聚酸电离度的影响以及对抗离子与电离残基结合对pH响应性的影响
3．3．5 本文中在Katchalsky静电作用自由能公式基础上的进一步推导及其模拟结果
3．4 本章小结
参考文献
第四章 含有磺化聚苯胺的聚丙烯酰胺半互穿网络水凝胶的研究
4．1 前言
4．2 实验部分
4．2．1 原料
4．2．2 磺化聚苯胺的制备
4．2．3 SPANI-PAAm半互穿网络水凝胶的制备
4．2．4 SPANI-PAAm水凝胶的的溶胀表征
4．2．5 MDSC测试
4．2．6 红外光谱分析
4．2．7 紫外—可见光谱分析
4．2．8 Zeta电位测定
4．2．9 扫描电子显微镜观察
4．3 结果与讨论
4．3．1 SPANI的表征和聚集行为
4．3．2 半互穿网络水凝胶的合成
4．3．3 SPANI-PAAM水凝胶的溶胀动力学研究
4．3．4 水凝胶中水的状态
4．3．5 凝胶的pH响应性
4．4 本章小结
参考文献
第五章 SPANI-PAAm半互穿网络水凝胶中SPANI的释放过程
5．1 前言
5．2 实验部分
5．2．1 原料
5．2．2 水凝胶的溶胀
5．2．3 SPANI的释放过程
5．2．4 SPANI在凝胶和溶液两相之间的分配
5．3 结果与讨论
5．3．1 在酸性和中性环境中SPANI的释放
5．3．2 在碱性环境中SPANI的释放
5．3．3 在碱性环境中SPANI的释放期间伴随的凝胶溶胀
5．3．4 凝胶中SPANI的扩散系数
5．3．5 SPANI在凝胶—周围溶液两相之间的分配
5．4 本章小结
参考文献
第六章 结论
附录
攻读博士期间发表的论文
致谢
发布时间: 2006-05-09
参考文献
- [1].聚苯胺/碳复合材料的制备及去除水中重金属的性能研究[D]. 房晓红.大连理工大学2013
- [2].聚苯胺—膨润土的结构表征及对活性绿19的吸附行为研究[D]. 彭龙贵.西北工业大学2016
- [3].石墨烯基导电聚合物复合材料的制备、表征及其超电容特性研究[D]. 卢向军.南京航空航天大学2011
- [4].聚2,3-二甲基苯胺及其无机纳米复合物的制备及防腐性能研究[D]. 李志涛.重庆大学2014
- [5].利用聚苯胺强化分离膜性能研究[D]. 赵颂.天津大学2012
- [6].新型生物医用高分子材料的合成、结构表征与性能研究[D]. 罗延龄.陕西师范大学2012
- [7].基于层状钛（铌）化合物的新型可见光催化剂的研制[D]. 刘超.南京大学2015
- [8].功能化导电聚合物复合纤维的制备、物理性质及其在应力传感器方面的应用[D]. 于桂凤.青岛大学2016
- [9].醋酸纤维素的改性及可控电纺的研究[D]. 侯甲子.吉林大学2013
- [10].聚苯胺异质结构纳米纤维气敏材料的制备及其性能研究[D]. 逄增媛.江南大学2017
相关论文
- [1].有机/无机纳米复合水凝胶的合成及性能研究[D]. 徐世美.大连理工大学2008
- [2].超分子有机凝胶和水凝胶的制备及其性能研究[D]. 付新建.华中科技大学2007
- [3].协同ATRP、点击化学及超临界二氧化碳技术制备基于水凝胶和聚苯胺的复合材料[D]. 孙扶.华东理工大学2010
- [4].聚合物水凝胶的表征及其智能行为研究[D]. 翁丽惠.武汉大学2004
- [5].海藻酸钠/聚（N-异丙基丙烯酰胺）pH/温度敏感水凝胶的制备及结构与性能的研究[D]. 张高奇.东华大学2005
- [6].水凝胶理论及表面强化交联应用研究[D]. 黄健.浙江大学2005
- [7].壳聚糖的改性及其智能水凝胶的研究[D]. 杨黎明.上海大学2005
- [8].新型聚苯胺微/纳米结构的合成及性能研究[D]. 陈靖禹.吉林大学2007
- [9].纳米结构聚苯胺的合成、性能与应用研究[D]. 邢双喜.吉林大学2007
- [10].聚电解质纳米复合水凝胶的合成及性能研究[D]. 苏雪峰.吉林大学2008