导电复合水凝胶的制备与性能研究材料加工工程专业论文.docxVIP

摘要摘 摘要 摘 要 电导性水凝胶是一种将具有电活性的聚合物与交联的水凝胶结合在一起的 导电复合材料，在电容器、传感器、调制器等方面有潜在应用。在通过共聚、交 联或接枝等方法合成最终复合材料时，两组分起到协调作用。但由于多方面因素 的作用，合成的方法和条件对最终复合材料的微观结构、整体形貌及性能有巨大 的影响，所以在合成方法和条件上需要多方面进行控制。综合以往导电水凝胶的 制备与相关性能的研究，本文采用辐照交联聚合和后接枝聚合相结合的方法，制 备出聚丙烯酰胺一争聚苯胺的导电复合水凝胶；利用环糊精与F127的线穿作用， 以制备氧化石墨烯／F127的超分子导电水凝胶。具体研究内容和结果如下： 1．通过两步法制备出具有良好力学强度又具有优良导电性能的聚丙烯酰胺 一譬一聚苯胺(P(Am—CO．APAM)-g—PANI)导电复合水凝胶。首先，为接枝聚苯胺提供 侧基，合成出单体Ⅳ-(4一氨苯基)丙烯酰胺，再与丙烯酰胺单体配成单体的混合溶 液，在伊射线辐照下共聚、交联形成聚丙烯酰胺水凝胶，其储能模量G’在104 Pa 的数量级，断裂应力高达2．8×1 04 Pa，断裂应变达550％；然后，苯胺在具有微 观多孔结构的聚丙烯酰胺凝胶中吸附，在过硫酸铵的作用下与凝胶的苯胺侧基发 生接枝聚合，得到聚丙烯酰胺嘿一聚苯胺水凝胶。为探究实验条件对凝胶反应程 度的影响，在实验中分别改变辐照时间和辐照剂量率，结果表明所获得的聚丙烯 酰胺水凝胶的凝胶分数随着辐照剂量的增加逐渐增大，而凝胶溶胀率随着辐照剂 量的增加呈先增后减的趋势，表明凝胶的交联程度随辐照剂量呈规律性变化；另 外，确定辐照交联聚合的单体浓度对凝胶的性能，如溶胀率、微观结构和机械性 能等的影响。酸掺杂后，聚丙烯酰胺嘎一聚苯胺复合凝胶的电导率高达9．3 S／m， 导电性能突出，因此，此复合水凝胶在电化学开关设备等方面具有潜在应用。 2．利用环糊精与PEO链段之间的线穿作用，使改性后表面带有伊环糊精的 氧化石墨烯与Pluronic F127复合形成氧化石墨烯超分子导电水凝胶。一方面， 按照改进的Hummers方法将700目的石墨转变成氧化石墨烯(G0)，再将氧化石 墨烯用丙炔醇进行官能团改性，使氧化石墨烯表面带有的羧基转变成为酯炔基； 另一方面，利用对甲苯磺酰氯(TsCl)与卢一环糊精上羟基的反应，使伊环糊精甲苯 磺酰基化，通过叠氮钠(NaN3)对甲苯磺酰基的取代反应使∥一环糊精叠氮化。随后， 将带有炔基的GO与带有叠氮基团的口．环糊精进行click反应，使氧化石墨烯表 面带有口．环糊精。将环糊精化的氧化石墨烯水溶液与F127水溶液混合，使F127 中PEO链段穿入到环糊精空腔中，形成氧化石墨烯超分子水凝胶。 万方数据 摘要关键词：导电水凝胶，聚丙烯酰胺，聚苯胺，辐照，接枝，氧化石墨烯，p．环糊 摘要 关键词：导电水凝胶，聚丙烯酰胺，聚苯胺，辐照，接枝，氧化石墨烯，p．环糊 精，线穿 万方数据 AbstractABSTRACT Abstract ABSTRACT Conductive hydrogels(CHs)are polymeric blends or co—networks that combine inherently conductive electroactive polymers(CEPs)淅m higNy hydrated hydrogels， and call be the candidate for capacitor,sensor and actuator．Through copolymerization， crosslinking or grafting into integrate，both of the constituents play a role in tuning the final hybrid material’S properties．Meanwhile，the methods and conditions of synthesis Can greatly influence the final material properties such as microstructure and gross morphology OD account of subtle contributions of various factors．So it’S necessary to consider each aspect for conducting the synthesis．Herein，on the basis of survey and summary to the previous literatures on the preparation and cor