可聚合聚氨酯表面活性劑及其水凝膠的制備與表征.pdf

1、可聚合表面活性劑,與傳統(tǒng)表面活性劑相比,也能使表面張力顯著降低,且由于其分子結構中含有雙鍵,在乳液聚合中,除了起到乳化作用的同時,還可以以共價鍵的方式鍵合到聚合物粒子表面,最終成為聚合物的一部分,避免了乳化劑從聚合物粒子上解吸或在乳膠膜中遷移,減少了傳統(tǒng)表面活性劑的殘留。聚氨酯表面活性劑與傳統(tǒng)的小分子表面活性劑相似,也有良好的表面活性,并且有生物相容性。本文合成了三類可聚合聚氨酯表面活性劑,研究了它們的表面活性及可聚合性能,并將其應用于

2、水凝膠的制備。具體研究內容如下:
　　1.首先采用不同分子量的聚乙二醇(PEG)和異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)反應,制備端羥基大分子,然后加入馬來酸酐,引入雙鍵和羧酸基團,再用有機胺中和,制得了一系列既有羧酸陰離子又有PEG非離子鏈段的可聚合聚氨酯表面活性劑 PUI和 PUII。該系列表面活性劑的臨界膠束濃度(CMC)約為0.002-0.013 g/mL。對甲基丙烯酸酯單體的乳化效果很好,8 h均不分層。對聚氨酯丙烯酸酯乳化,紫

3、外光固化后測得約為83-85％的乳化劑參與了聚合反應。
　　2.第二部分工作,是采用PEG和IPDI反應后,用丙烯酸-2-異氰酸乙酯(AOI)封端,制備了一類可聚合非離子聚氨酯表面活性劑PUIII和PUIV。PUIII,PUIV表面活性劑的CMC值是0.001 g/mL,對甲基丙烯酸酯單體的乳化效果很好,8h均不分層。對聚氨酯丙烯酸酯乳化,紫外光固化后測得約為80％-84％的乳化劑參與了聚合反應。在此基礎上,通過改進膠束共聚技術,

4、以可聚合表面活性劑自組裝形成的膠束做交聯(lián)劑,與丙烯酰胺通過自由基共聚合制備了一類高彈性的水凝膠。當乳化劑濃度為0.005 g/mL時,由PUIII,PUIV制得的水凝膠的斷裂伸長率可達到1600％,850％?？赏ㄟ^改變可聚合表面活性劑的用量來改變其機械性能,且其機械能儲存效率(回復率)在應變?yōu)?00％時,高達96％。該水凝膠的高回復率是因為凝膠網絡中膠束上的疏水氫鍵的可逆組裝,削弱了凝膠的損耗斷裂能。
　　3.通常采用膠束共聚技術

5、制得的具有較高機械性能的水凝膠,加入到大量水中后,凝膠會變脆,并失去最初的高機械性能。同時,大多數(shù)已報道的形狀記憶水凝膠的形變和形狀恢復過程都需要在較高溫度(50-80℃)條件下進行。到目前為止,還沒有既是高彈性又具有水響應形狀記憶的水凝膠報道?；诘诙糠止ぷ?考慮到可以增加疏水鏈段來進一步改善水凝膠的機械性能,我們在PUIII和PUIV的基礎上引入聚酯二元醇PBA疏水鏈段,得到可聚合聚氨酯表面活性劑PUV和PUVI,并研究了它們對丙

6、烯酰胺水凝膠性能的可調控性。結果表明,由于PBA鏈段的疏水效應,采用可聚合聚氨酯表面活性劑PUV和PUVI均制備出了具有高彈性的水凝膠。當乳化劑濃度為0.01 g/mL時,由PUV, PUVI制得的水凝膠的斷裂伸長率可達到2400％,1280％。該水凝膠溶脹平衡后仍表現(xiàn)出高度的拉伸行為(斷裂伸長率大于700％),及更好的回復性(幾乎沒有滯后作用和殘余應變)。而且利用水凝膠的高彈性和脫水誘導丙烯酰胺網絡的玻璃化轉變,該水凝膠具有水響應形狀