疏水缔合水凝胶(HA-gels)是一种高强度物理交联水凝胶。HA-gels三维网络的交联点为动态、瞬时的疏水缔合微区,它是由疏水单体的疏水端通过“疏水-疏水”作用缔合而成的,微区中存在着“缔合-解缔合”的动态平衡。交联点的动态性赋予了HA-gels一些特殊的性能,比如高力学强度、自愈合性能等。在课题组之前的研究中,以自制辛基酚聚氧乙烯醚丙烯酸酯(OP-AC)为疏水单体,丙烯酰胺(AM)为亲水单体制备的的疏水缔合水凝胶在力学强度、水中寿命与溶胀倍数等性能上都取得了突破性进展,但其水解产物有害环境。因此,采用环境友好的脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-n-m,n代表烷基链长度m代表PEG链长度),取代辛基酚聚氧乙烯醚(OP),通过酰氯化反应制得系列疏水单体脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯(AEO-AC-n-m:n,m=13,5;10,5;13,10),在表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)的作用下与AM于50℃水浴中进行胶束聚合,获得绿色无污染的疏水缔合水凝胶(AEO-AC-n-m-AM凝胶)。疏水缔合水凝胶的宏观性能与其疏水缔合微区所构筑的微观网络结构密不可分。在以往的研究中,改变单体浓度、表面活性剂浓度或种类,在反应溶液中加入盐、酸碱试剂等,都在通过调节缔合微区,实现对凝胶的宏观性能的调控。如何能更简洁、灵活、有效地获得具有高度调控性的凝胶,是一个颇具研究价值的课题。按照这种研究思路,本文合成了三种结构各异的脂肪醇聚氧乙烯醚丙烯酸酯类疏水单体:长直碳链、短PEG链型单体AEO-AC-13-5;短支碳链、短PEG链型单体AEO-AC-10-5;长支碳链、长PEG链型单体AEO-AC-13-10。三种单体的疏水端都为烷基链只是结构不同,亲水端都为PEG链仅长度不一,然而它们的疏水缔合能力与吸水能力截然不同。因此分别用三种单体合成疏水缔合水凝胶(HA-gels),设计实验研究其宏观特性:力学性能(第二章)、溶胀行为(第三章)及应力松弛行为(第四章)等。利用Mooney-Rivlin理论、新胡可方程、广义Maxwell模型等,分析探讨疏水单体AEO-AC-n-m对AEO-AC-n-m-AM凝胶宏观性能与微观网络结构的影响。AEO-AC-13-5-AM凝胶对应的疏水单体AEO-AC-13-5为长直碳链、短PEG链型单体。AEO-AC-13-5的疏水部分为碳链长度为12或14的直烷基链(C12与C14按1:1摩尔比混合),疏水性强,可较好地增溶进SDS胶束中,形成具有强缔合作用的有效疏水缔合点。在AEO-AC-13-5-AM凝胶中,分子链不易从缔合微区中抽出也不易重新进入;亲水部分PEG链长度为5,吸水能力较弱。AEO-AC-13-5-AM凝胶力学性能强度高(最大断裂应力达270 k Pa);水中寿命长(室温下可在水中存活160天以上);凝胶溶胀倍数很低(约为干凝胶质量的50倍);应力松弛时间长(压缩应力松弛时间:五万秒)。AEO-AC-10-5-AM凝胶对应的疏水单体AEO-AC-10-5为短支链、短PEG型单体。AEO-AC-10-5的疏水端主要由总碳数为10的支化烷基链构成(C10占90%),疏水缔合能力较弱;亲水端PEG链长度为5,吸水能力较弱。在AEO-AC-10-5-AM凝胶中,分子链容易从缔合点中抽出,也容易重新进入缔合微区。AEO-AC-10-5-AM凝胶力学强度较低;在水中寿命很短(室温下4~30天);溶胀倍数较高;应力松弛速度很快(压缩应力松弛时间:1960 s)。AEO-AC-13-10-AM凝胶对应的疏水单体AEO-AC-13-10为长支链,长PEG链型单体。AEO-AC-13-10的疏水端主要由总碳数为13的支化烷基链构成(C13占70%),疏水缔合能力较强,空间位阻大,不易增溶进SDS胶束中,综合来看难形成有效的强缔合微区;亲水端PEG链长度为10,吸水能力较强。在AEO-AC-10-5-AM凝胶中,分子链不易从缔合点中抽出也不易重新进入。AEO-AC-13-10-AM凝胶在水中寿命较短(室温下20~50天),溶胀倍数很高(最高达干凝胶质量的500倍);应力松弛时间很长(压缩松弛至零:四十万秒)。最后,在第五章中,用支链型疏水单体AEO-AC-10-5、AEO-AC-13-10分别制备了疏水缔合聚合物AEO-AC-10-5-AM、AEO-AC-13-10-AM。通过对疏水缔合聚合物进行动态流变性能测试,进一步探究了由AEO-AC-n-m构筑的缔合微区中“缔合-解缔合”的动态平衡过程,讨论了单体浓度、单体种类、表面活性剂对动态缔合微区的影响。综上,在对通过不同结构疏水单体构筑而得的性能各异的疏水缔合水凝胶的研究中,我们不仅分析了AEO-AC的疏水段形态和长度,同时还探究了亲水端长度对凝胶网络作用及时效性,从而合理解释了疏水缔合水凝胶网络结构的构筑机理,并掌握了性能调控的条件以对实际应用进行有效指导。