淀粉作为可再生的天然高分子材料,绿色环保、经济适用,一直以来在化工材料领域备受关注,利用淀粉制备具有特殊功能的高分子复合材料,能够使淀粉资源得到高值化利用。本论文将淀粉引入到高分子水凝胶网络结构中,不仅有效提高了复合水凝胶的机械性能,还赋予了水凝胶良好的损伤自修复功能。本文以丙烯酸为主要原料,在其中添加淀粉作为增强组分,通过组分间的接枝共聚等反应,制备了淀粉丙烯酸基水凝胶材料,研究结果显示所获得的水凝胶材料具有较好的机械性能和优异的损伤自修复功能,可为淀粉改性水凝胶材料的应用提供新的技术途径。本论文主要的研究内容如下:(1)以过硫酸铵为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过聚合交联在淀粉、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)之间形成化学交联网络,生成了一种多组分的共价三维网络复合水凝胶体系,将其在乙醇溶液中进行简单的浸泡处理,即可得到具有高自修复性能的淀粉丙烯酸水凝胶体系。采用控制变量实验考察了单体配比和交联剂用量对该水凝胶体系的力学性能和自修复效率的影响,通过红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对水凝胶的结构特性进行了表征,利用力学试验机对水凝胶的机械性能和自修复性能进行了测试。实验结果显示:当交联剂用量为0.1%,AA/AMPS质量比为8/2条件下制备得到的水凝胶的断裂伸长率达10倍以上,且24 h的自修复效率高达96%;所制备的淀粉丙烯酸水凝胶体系具有一定的导电性能。红外光谱(IR)结果表明将淀粉成功引入到丙烯酸基水凝胶体系;扫描电镜(SEM)结果表明,该水凝胶体系具有多孔结构。(2)对自修复机理进行了系统的探讨,使用流变仪跟踪监测交联剂对于水凝胶成胶过程的影响,对储能模量随时间的变化用Hill方程进行拟合,拟合优度在99%以上,实验结果表明,交联剂的用量仅影响水凝胶的储能模量,对水凝胶的成胶过程影响不明显。使用力学拉伸和红外分析等方法讨论了淀粉的使用、淀粉的糊化处理和水凝胶的处理程序对水凝胶自修复效率及结构的影响,结果显示,使用淀粉且经过糊化和水凝胶的乙醇浸泡处理对水凝胶的自修复效率影响显著。对水凝胶进行循环压缩测试,结果显示水凝胶内部存在大量动态物理作用,由此可推断该水凝胶体系优异的自修复性能主要依靠水凝胶内部存在的大量氢键及链缠结形成的物理交联等作用实现。(3)为了进一步赋予水凝胶更为多元的功能,以过硫酸铵为引发剂,氯化铁为交联剂,淀粉和丙烯酸为主要原料制备了导电水凝胶,探究了氯化铁用量对水凝胶力学及导电性能的影响,并通过导电循环试验对水凝胶的抗疲劳性进行了测试。实验结果表明,适量氯化铁交联剂用量的增加能提高水凝胶体系的交联密度和增强其导电能力。