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聚丙烯酸水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料,由于性能独特,无论在科学研究还是应用开发上都备受关注。通过传统方法(共价交联或者小分子交联剂)制备的聚丙烯酸水凝胶往往具有较低的力学性能,使其应用受限,因此如何制备具有高力学性能的水凝胶是一个非常有挑战性的课题。本文主要利用向体系中引入具有协同作用的非共价作用力来有效提高聚丙烯酸体系水凝胶的机械性能,并对其应用进行了有益的探索。本文主要工作和相应结论如下:1.制备了以聚苯乙烯为核,聚丙烯酸为链的球形聚电解质刷PAA@PS。并将球形聚合物刷PAA@PS作为大分子交联剂用于聚丙烯酸(PAA)体系水凝胶的合成,凝胶体系中的氢键以及物理缠绕作用赋予了该水凝胶较高的拉伸性能、韧性、缺口不敏感性以及高吸水性能,其断裂伸长率可达到9.1×103%,所能承受的压缩压强可达到1.8MPa,平衡溶胀率可达到2.0×103。该水凝胶还可作为催化剂载体用于催化反应。2.为了增强凝胶体系中的氢键作用,我们通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成了一种可提供大量氢键的新型两亲性嵌段共聚物聚环氧乙烷-b-聚丙烯酰胺亮氨酸(PEO-PLAA),并将其作为大分子交联剂用于聚丙烯酸体系水凝胶的制备。交联剂与聚丙烯酸链与链之间的大量氢键作用以及物理缠绕作用赋予了该水凝胶较高的机械性能外,所制备的水凝胶同时还具备一定的自修复性能,为了提高水凝胶的自修复性能,我们还用多巴胺对所制备的凝胶进行了改性,大大缩短了其完成自修复的时间。最后我们还向水凝胶中引入KCl,将其作为一种良好的导体应用于电化学领域。3.为了对比,我们还通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)合成了另外一种新型的两亲性嵌段共聚物聚环氧乙烷-b-聚丙烯酰胺天冬氨酸(PEO-PAAC)并将其作为一种大分子交联剂用于聚丙烯酸体系水凝胶的制备。PEO-PAAC上两个相邻羧基所提供更为丰富的的氢键作用使得所得到的水凝胶具有相对更高的机械性能。该水凝胶的拉伸性能可达到7.6×103%,所能承受的压缩压强最大可达3.4 MPa,最大的吸水平衡溶胀率可到1.2×103