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凝胶由高分子聚合物和大量溶剂构成,其聚合物为三维网络结构。凝胶具有较好的生物相容性、环境刺激响应性、抗菌性等优异性能。这些特征使得凝胶在医药、生物、农业、工业、建筑等领域有较普遍的应用前景。物理交联的凝胶具备良好的自愈合性能,但其机械强度较差;化学交联的凝胶具备较高的机械强度,但自愈合性能较差。如何使凝胶具有较高的机械强度和良好的自愈性是聚合物研究的前沿和难点。PEO-PPO-PEO是两亲性三嵌段高分子聚合物,在水中可自组装形成胶束,通过胶束的物理交联可形成水凝胶,但力学性能较差。动态共价键是可逆共价键,能发生可逆的断裂和重组,用动态共价键制得的凝胶,强度和稳定性都能得到提高,并具备自愈合性能。本文将PEO-PPO-PEO三嵌段高分子聚合物的胶束物理交联与动态共价键??肟键相结合,在肟键可逆交联的体系中引入胶束的可逆解体与重新形成的能量耗散机制,在保持凝胶自愈合性能的基础上,提高凝胶的力学强度。本论文的主要研究内容和研究结果如下:1、凝胶因子的合成:通过Mitsunobu醚化反应和肼解反应,对PEO-PPO-PEO三嵌段高分子共聚物Pluronic F127(PF127,Mn=12600)的末端进行改性,合成了端基为氧氨基的PF127氧胺三嵌段聚合物,改性反应的官能化率高达98.9%。作为对比,也合成了PEG(Mn=2000)氧胺,官能化率可达88.8%。2、凝胶制备条件的探索:氧胺聚合物在水溶液中与双丙酮丙烯酰胺(DAAM)反应,形成含有肟键的大分子交联剂,再通过其与丙烯酸(AA)等小分子单体的自由基共聚反应,得到聚合物水凝胶。其中,氧胺种类及浓度、单体种类及浓度、引发剂用量、聚合温度、聚合时间等条件对凝胶的形成有比较显著的影响。通过多次优化实验,得到拉伸性能最佳凝胶的制备条件:以水为介质,PF127氧胺浓度为0.006mol/L,PF127氧胺与DAAM(0.048mol/L)的预先静置反应时间为16h,AA单体浓度为5mol/L,引发剂体系为过硫酸钾(KPS,0.426mol%/AA)和四甲基乙二胺(TEMED,0.735mol%/AA),聚合温度为50℃,聚合时间为24h。3、凝胶的结构与性能研究:对成熟的凝胶进行红外测试、拉伸试验、流变性能测试、溶胀试验和自愈合性能测试。由红外测试得知凝胶中存在大量肟键,凝胶是通过化学反应交联而成的。拉伸试验结果表明,最佳条件下制得的凝胶,其拉伸断裂强度可达156.8KPa,拉伸断裂伸长率可达1311.7%。流变测试结果判定了凝胶的形成且凝胶具有较好的弹性。溶胀试验结果也表明了其为化学凝胶,最终凝胶溶胀率为2.87。自愈合性能测试表明,自愈合后的凝胶拉伸断裂强度可以恢复到原始凝胶的54.5%,拉伸断裂伸长率可以恢复到原始凝胶的46.4%。