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文档简介

1、疏水缔合水凝胶片段自组织愈合形成宏观凝胶的研究疏水缔合水凝胶片段自组织愈合形成宏观凝胶的研究报告人：姜子龙指导老师：刘凤岐教授2016.4.28自愈合的概念源于生物学，是生物系统中非常重要的特性之一。科学家们从模拟仿生系统得到灵感，设计并合成了具有自愈合性能的智能高分子材料。作为一种智能高分子材料，自愈合凝胶对解决软材料损伤修复，实现软材料智能化具有重要意义。近两年，我们实验室合成了一种物理型水凝胶，即疏水缔合水凝胶，并发现其具有自愈合性能。在此基础之上，本文以丙烯酰胺为主单体，以辛基酚聚氧乙烯（10）醚丙烯酸酯（OP10-AC)为疏水单体，通过自由基胶束聚合制备了疏水缔合型水凝胶（HA-ge

2、ls）。然后将凝胶烘干粉碎成凝胶干粉（即凝胶片段），在水环境中再使凝胶片段自组织重新愈合成宏观凝胶。通过拉伸测试，对不同条件下得到的自愈合凝胶的力学性能进行研究与分析，试图解释凝胶片段自愈合过程的愈合机理。实验通过OP-10与丙烯酰氯反应合成了OP-10-AC样品。通过自由基胶束聚合，在以为表面活性剂的水溶液中，水溶性单体丙稀酰胺和疏水单体在引发剂引发下，合成疏水缔合水凝胶。将HA-gels母凝胶剪成小块，置于50摄氏度烘箱中烘干至恒重，用粉碎机粉碎成粉末状，用筛子筛分，得到不同粒径的凝胶千粉，分别置于塑料杯中，用保鲜膜封口备用。将一定量千粉装入塑料试管，加入相应量的蒸谐水，迅速搅拌，用硅胶胶

3、塞好密封，置于一定温度水浴环境中自组织愈合，得到自愈合凝胶样品。干粉粒表面有在机械粉碎过程中被破坏的胶束，我们称之为活性胶束，图为凝胶片段愈合的微观过程示意图。在愈合过程中，干粉粒遇水迅速吸水溶胀形成微小凝胶，微小凝胶内部是没有被破坏的网络，而在表面则存在活性胶束，这些活性胶束就成为微凝胶与微凝胶之间愈合的作用位点。在表面活性剂胶束的帮助下，由于外力驱散的链端及被切断的分子链跨过断面，在此作用位点处与其他片段的链端及分子链重新缔合或缠绕。同时在内应力的作用下，凝胶片段中原有的疏水缔合交联点也在经历解缔合与重新缔合为新的交联点的动态过程，最终使凝胶片段自愈合为宏凝胶，并且具有一定的拉伸强度。从而

4、，我们证明了凝胶干粉具有自组织愈合形成宏凝胶的性能。我们还证明凝胶片段的自愈合需要在一定温度下进行。在室温环境中，凝胶片段自愈合进行较缓慢。而70C在环境下，分子链运动速度快，缔合与解缔合速率也更快，在较短时间内自愈合形成的宏凝胶即可达到较大的拉伸强度。凝胶片段的自愈合在50环境下较在70环境下进行得慢，需延长愈合时间，使自愈合凝胶达到最大拉伸强度。温度升高，加快凝胶片段自愈合形成宏凝胶速率，并且提高自愈合凝胶的拉伸强度。干粉粒径同样影响凝胶片段的自愈合过程，粒径越小，活性胶束越多，愈合发生的越快。但由于干粉粒径越小，吸水速度越快，对搅拌的过程有明显影响，使宏凝胶存在应力集中区，交联网络不易均勻，凝胶强度有所下降。同样，粒径过大的凝胶片段

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