聚丙烯酰胺-SiO2納米復(fù)合凝膠的制備及性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)水凝膠由于高分子鏈段中的親水性基團(tuán)使其具有良好的溶脹性能，但其吸水后容易破碎的特點(diǎn)限制了其發(fā)展。有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合水凝膠兼有無(wú)機(jī)材料的強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性以及有機(jī)聚合物的功能性，能夠改善凝膠的吸水、耐熱性及強(qiáng)度等綜合性能，是目前水凝膠領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、衛(wèi)生、農(nóng)林、油田、園藝、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。
　　 本文加入硅溶膠以引入無(wú)機(jī)納米粒子，以丙烯酰胺(AM)為單體、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)為交聯(lián)劑、過(guò)硫酸銨(

2、APS)為引發(fā)劑采用原位自由基聚合方法合成了聚丙烯酰胺(PAM)/SiO2納米復(fù)合水凝膠，制備出的納米復(fù)合凝膠的透明性好、沒有氣孔。并通過(guò)改變硅溶膠用量研究其對(duì)PAM/SiO2納米復(fù)合凝膠體系的影響。
　　 采用FTIR、SEM、AFM等測(cè)試手段對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。FIIR研究發(fā)現(xiàn)在聚丙烯酰胺交聯(lián)反應(yīng)中，碳碳雙鍵消失，酰胺峰出現(xiàn)寬化，說(shuō)明反應(yīng)較完全，聚丙烯酰胺與硅溶膠表面之間存在一定的化學(xué)作用。復(fù)合凝膠微觀結(jié)構(gòu)表征結(jié)果顯示，復(fù)合

3、凝膠中無(wú)機(jī)相粒子(SiO2)以納米級(jí)單分散于PAM凝膠體系中，部分納米粒子吸附于高分子鏈段上面。在納米復(fù)合凝膠體系中，無(wú)機(jī)粒子粒徑最大為68 nm。而加入無(wú)機(jī)納米粒子后的干凝膠的微觀結(jié)構(gòu)為多孔結(jié)構(gòu)。
　　 實(shí)驗(yàn)詳細(xì)探討了硅溶膠用量、交聯(lián)劑用量?jī)蓚€(gè)因素對(duì)所形成納米復(fù)合凝膠的溶脹性能的影響。隨著硅溶膠用量的增加，PAM/SiO2納米復(fù)合凝膠的平衡溶脹率大幅下降。納米復(fù)合水凝膠對(duì)pH、鹽濃度的響應(yīng)性結(jié)果表明，復(fù)合凝膠的平衡溶脹率隨著溶

4、液pH值的變化而變化，在堿性溶液中的平衡溶脹率較大。研究證明，納米復(fù)合結(jié)構(gòu)提高了PAM/SiO2納米復(fù)合凝膠的機(jī)械強(qiáng)度與熱力學(xué)性能。其中復(fù)合凝膠強(qiáng)度提高了1倍以上，在含水量較高的情況下，可達(dá)16.1KPa。復(fù)合凝膠熱分析結(jié)果表明：復(fù)合凝膠玻璃化轉(zhuǎn)化溫度比PAM凝膠有所提高，剩余物質(zhì)為SiO2固體。流變測(cè)試表明復(fù)合凝膠的凝膠化過(guò)程體現(xiàn)出動(dòng)力學(xué)特征，硅溶膠含量越高，凝膠時(shí)間隨之推遲。
　　 PAM/SiO2納米復(fù)合凝膠兼具有無(wú)機(jī)納米