聚乙烯醇硫酸鉀電響應(yīng)性水凝膠的制備及其性能研究.pdf

1、高分子智能凝膠是由具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物與低分子介質(zhì)共同組成的多元體系，其大分子主鏈或側(cè)鏈上含有離子解離性、極性或疏水性基團，對溶劑組分、溫度、pH值、光、電場、磁場等的變化能產(chǎn)生可逆的、不連續(xù)(或連續(xù))的體積變化。目前，國內(nèi)外對高分子智能凝膠的研究主要集中在溫敏性智能凝膠和pH敏感性智能凝膠方面，而對電場響應(yīng)的智能凝膠研究較少。從人工肌肉、驅(qū)動器和化學(xué)機械系統(tǒng)的角度看，溫度或溶液pH的改變操作起來比較麻煩，且改變的速度較慢從而限

2、制了凝膠的刺激響應(yīng)速度。由于電場很容易施加且調(diào)控起來非常方便，有利于實現(xiàn)材料的快速響應(yīng)，因而電響應(yīng)智能凝膠在高分子智能材料的應(yīng)用研究方面具有廣闊的前景。目前，響應(yīng)速度慢和材料機械性能欠佳是電響應(yīng)智能凝膠材料亟待解決的問題。 本文通過將聚乙烯醇化學(xué)交聯(lián)制得了聚乙烯醇(PVA)水凝膠，并首次通過將聚乙烯醇水凝膠硫酸酯化的方法制備了一種新型電響應(yīng)性智能水凝膠一聚乙烯醇硫酸鉀(PVSK)水凝膠。并詳細研究了PVSK水凝膠的溶脹吸水率、機

3、械性能以及PVSK水凝膠的電刺激響應(yīng)行為，在此基礎(chǔ)上本文又考察了對溫度，溶劑組成以及Cu<'2+>離子的刺激響應(yīng)行為。 研究結(jié)果表明，通過硫酸酯化的方法，在PVA水凝膠高分子網(wǎng)絡(luò)中引入了可解離的 OS03K基團；制得的PVSK水凝膠的酯化度為67．45﹪；PVSK水凝膠平衡溶脹吸水率隨NaCl溶液離子強度的增大而減小，在pH值2．39～10．83范圍內(nèi)基本不受溶液pH的影響；經(jīng)不同離子強度和pH的NaCl溶液充分溶脹的PVSK水

4、凝膠具有良好的機械性能；于非接觸的直流電場作用下，PVSK水凝膠向電場負極彎曲，凝膠的彎曲速度和彎曲偏轉(zhuǎn)量隨外加電場強度的增加而增大，隨NaCl溶液離子強度的增大出現(xiàn)臨界最大值(0．1)，隨凝膠厚度的增加而減小，但不隨溶液pH(=2．08～10．83)的改變而改變，在循環(huán)電場作用下，PVSK水凝膠的電刺激響應(yīng)行為具有良好的可逆性；由于PVSK水凝膠對Cu<'2+>的螯合作用，使得PVSK水凝膠在CuSO<,4>溶液中收縮，在CuSO<,