資源描述：
《含有聚苯胺的水凝膠的性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、東華大學(xué)博士論文中文摘要具有刺激一響應(yīng)性的高分子水凝膠材料在化學(xué)機(jī)械、人工肌肉、藥物傳遞與釋放、膜分離、化學(xué)閥等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。無論從學(xué)術(shù)價(jià)值還是應(yīng)用價(jià)值，對這一領(lǐng)域的關(guān)注都有重要的意義。我們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)含有聚苯胺的兩種水凝膠具有多種環(huán)境因素的刺激響應(yīng)性，本論文主要圍繞以下兩方面進(jìn)行：1．聚苯胺聚丙烯酸復(fù)合物水凝膠的制備與性能研究；2．聚電解質(zhì)水凝膠p8響應(yīng)性的熱力學(xué)模擬；3．聚丙烯酰胺一磺化聚苯胺半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的合成與表征；4．SPANI從水凝膠中釋放過程的研究。本文的主要研究內(nèi)容歸納如下：1．制備了聚苯胺一聚
2、丙烯酸復(fù)合物(polyaniline-polyacrylicacid，簡稱為PANI-PAAc)水凝膠。實(shí)驗(yàn)研究了PANI-PAAc水凝膠對溫度、pH、離子強(qiáng)度和電場的響應(yīng)性，凝膠可以由強(qiáng)酸性(或者低溫)下的低溶脹狀態(tài)變化到較強(qiáng)堿性(或較高溫度)下的高溶脹態(tài)，如果達(dá)到pH>12的強(qiáng)堿性范圍，凝膠又處于低溶脹狀態(tài)。就本文所知，對于聚苯胺的這一性質(zhì)還沒有其它作者進(jìn)行詳細(xì)研究。從PAHI-PAAc復(fù)合物處于高含水率、保持一定形狀和很有彈性的狀態(tài)，以及其含水量響應(yīng)外界刺激而呈現(xiàn)可逆的較大范圍的變化的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，可以證明PANI．PAAc
3、復(fù)合物是一種凝膠。凝膠中PAHI的相對含量增加，則構(gòu)成凝膠網(wǎng)絡(luò)的高分子鏈之間的相互作用強(qiáng)度增加，導(dǎo)致凝膠的刺激響應(yīng)性的程度下降，如果PANI與PAAc重復(fù)單元的摩爾比例大于6／10，凝膠會(huì)失去電場響應(yīng)性。凝膠的pH．和電場．敏感性具有相同的機(jī)理：凝膠中存在兩種相互對抗的作用，即PAAc鏈上的羧酸基團(tuán)電離產(chǎn)生的羧酸根陰離子之間的靜電排斥導(dǎo)致的溶脹趨勢，與PANI鏈的疏水聚集、氫鍵和偶極．偶極相互作用等導(dǎo)致的收縮趨勢，這兩個(gè)相反因素的強(qiáng)弱對比隨著外界因素的變化而消長的結(jié)果決定著凝膠的溶脹狀態(tài)。由凝膠可以處于高溶脹態(tài)的事實(shí)，可以推測
4、：PANI鏈之間的相互作用較弱，因此處于松散聚集狀態(tài)；PANl分子與PAAc分子之間有強(qiáng)的相互作用。制備狀態(tài)的PANI-PAAc水凝膠中含有少量鈉離子，用稀鹽酸浸泡并東華大學(xué)博士論文中文摘要用大量去離子水漂洗后，可以基本去除凝膠中殘留的鈉離子，這樣凝膠中只存在一種對抗離子，氫離子。本文通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)含有鈉離子的凝膠與去除鈉離子的凝膠有顯著不同的pn敏感性，主要表現(xiàn)在pH4～8范圍內(nèi)溶脹行為的不同。Ricka和Tanaka曾經(jīng)指出，對抗離子的種類對自由離子的滲透平衡以及網(wǎng)絡(luò)的電離度有顯著的影響，從而影響聚電解質(zhì)水凝膠的pH敏感性。
5、根據(jù)他們的分析，凝膠中如果存在除氫離子之外的對抗離子(如鈉離子)，那么凝膠中的氫離子會(huì)被置換到外面的溶液中，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)上羧酸基團(tuán)的電離度增加，進(jìn)而改變凝膠的溶脹行為。2．以聚丙烯酸水凝膠為模型，對聚電解質(zhì)水凝膠的pH響應(yīng)性進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬。首先根據(jù)現(xiàn)有的凝膠熱力學(xué)理論模型比較全面地闡述了影響聚電解質(zhì)凝膠的pH響應(yīng)性的各個(gè)因素，尤其對靜電作用模型做了詳細(xì)的闡述。根據(jù)理論模型在理想仿射網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的模擬結(jié)果很好地反映了聚電解質(zhì)凝膠pI-I響應(yīng)性的主要特征。本文在這一部分中的創(chuàng)新之處是；在Katchalsky靜電作用自由能公式的基礎(chǔ)上，根
6、據(jù)本文提出的假設(shè)，推導(dǎo)了Debye半徑對于電解質(zhì)凝膠體積的變化率公式，進(jìn)而得到新的靜電作用溶脹壓的解析表達(dá)式。根據(jù)新公式的模擬結(jié)果可以較好地反映電解質(zhì)凝膠的pH響應(yīng)性的重要特征，與前人的結(jié)果相同，證明本文所作的假設(shè)以及推導(dǎo)是合理的．本論文的模擬結(jié)果顯示，Konak和Bansil在計(jì)算凝膠離子化導(dǎo)致的凝膠內(nèi)外自由離子濃度差所引起的滲透壓差時(shí)，假設(shè)該滲透壓差僅僅與網(wǎng)絡(luò)上固定電荷濃度呈正比是不全面的，因而不能得到正確的模擬結(jié)果。而使用Flory的理論分析，即該滲透壓差與網(wǎng)絡(luò)上固定電荷濃度呈正比，同時(shí)與介質(zhì)中的離子強(qiáng)度呈反比，可以得到
7、很好的模擬結(jié)果。與Flow理論一致的是Tanaka提出的凝膠內(nèi)外自由離子分布的Donnan比的概念，Donnan比也與介質(zhì)中的離子強(qiáng)度呈反比關(guān)系。模擬結(jié)果還反映出，如果在模擬中不考慮聚酸的電離平衡與小分子酸之間的內(nèi)在差異性，則會(huì)得到溶脹比隨pH的非常陡峭增加的模擬結(jié)果，這與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符。而在模擬中計(jì)入聚酸的電離隨電離度增加越來越困難的因素，可以得到比較合理的模擬結(jié)n衷華大學(xué)博士論文中文摘要果。3．制備了聚丙烯酰胺一磺化聚苯胺(polyacrylamide．sulfonatedpolyaniline，簡稱為PAAm-SPANI)
8、半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠。非離子的聚丙烯酰胺凝膠中添加聚電解質(zhì)SPANI后具有顯著的pH響應(yīng)性，pH可以影響SPANI的聚集狀態(tài)：在酸性或中性環(huán)境中，SPANl分子之問的相互作用很強(qiáng)，從溶脹特性可以判斷這時(shí)候SPANI處于比較密集的聚集狀態(tài)，SPANI鏈緊密排列在一起；在較強(qiáng)堿性環(huán)境
