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响应性聚合物水凝胶是一种很有前景的智能材料。构建刺激响应性水凝胶网络的一种方法是结合动态共价键。改变平衡条件,动态共价键可以实现可逆的断裂和再形成,因此,聚合物网络能对外界刺激,如温度,光或化学物质产生响应。酰腙键作为一种动态共价键,具有温度和pH响应性,比其他动态共价键,如亚胺键有优势,尤其是在pH值较低的条件下,酰腙键比亚胺键更稳定。在室温下,酰腙键在弱酸下就能达到平衡,或在中性条件下,由苯胺催化能很快达到平衡。酰腙键比较适合构筑智能水凝胶。双硫键是另一种受欢迎的动态共价键,能对光和氧化还原物质刺激产生响应。酰腙键和双硫键可以相容,通过调节水的pH,两种动态共价键不会互相干扰,能同时存在同一体系,制备多响应的智能材料。基于这两种动态共价键的这种性质,本课题成功制备了同时含有酰腙键和双硫键的双响应水凝胶,即pH和氧化还原双响应水凝胶。并且该水凝胶具有自愈合性质而且不需要任何外界刺激。本课题的主要研究内容与成果如下:1.凝胶因子的合成:通过甲磺酸酯化和亲和取代两步反应,对三臂星状聚乙二醇(Mn=3000)进行简单末端修饰接上苯甲醛基,反应条件温和,官能度高接近100%,三官能团醛基作为交联剂。含有双官能团己二酰肼和3,3’-二硫代二丙酰肼通过一步反应制备,合成和处理都很简单。2.凝胶制备及性能研究:利用三臂聚乙二醇-三苯甲醛分别与己二酰肼和3,3’-二硫代二丙酰肼反应,制备pH单响应和pH/氧化还原双响应水凝胶。弹性模量测试,确定其具有良好的弹性和机械强度。SEM分析两种凝胶的形貌有很大不同,可能导致两种凝胶颜色不同。3.溶胶-凝胶互变性质研究:调节pH,单响应水凝胶和双响应水凝胶都能发生溶胶-凝胶互变,质量浓度20%的水凝胶,可经历4次溶胶-凝胶互变。双响应水凝胶含有双硫键,因此加入DTT/H2O2可以使其发生溶胶-凝胶互变。双响应水凝胶无论单独转换或交叉转换,20%浓度都能经历4次转换,两种响应互不干扰。4.自愈合性质研究:酸性和碱性条件下,分别存在酰腙键和双硫键的交换反应,因此双响应水凝胶在酸性和碱性条件下都能自愈合。在中性(pH7)条件,酰腙键和双硫键的交换反应关闭,但是苯胺能够加速酰腙键的交换反应,因此pH等于7时,可以通过是否加入苯胺,来控制双响应水凝胶的自愈合。