【摘 要】
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稀土高分子荧光水凝胶具有柔软性、生物相容性,以及响应性的形状体积和荧光颜色变化,在传感、生物成像、和防伪加密等智能领域有着巨大的应用潜力。羧甲基纤维素（CMC）是含有大量羟基的聚阴离子纤维素衍生物,具有良好的水溶性和环境友好性,广泛应用于食品、生物医药、纺织和造纸等行业。聚乙烯醇（PVA）是美国食品及药物管理局允许在临床使用的药品,具有出色的生物相容性和亲水性,是一种优异的可修饰性水凝胶骨架。本论
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稀土高分子荧光水凝胶具有柔软性、生物相容性,以及响应性的形状体积和荧光颜色变化,在传感、生物成像、和防伪加密等智能领域有着巨大的应用潜力。羧甲基纤维素（CMC）是含有大量羟基的聚阴离子纤维素衍生物,具有良好的水溶性和环境友好性,广泛应用于食品、生物医药、纺织和造纸等行业。聚乙烯醇（PVA）是美国食品及药物管理局允许在临床使用的药品,具有出色的生物相容性和亲水性,是一种优异的可修饰性水凝胶骨架。本论文将CMC-Eu（Ⅲ）和/或CMC融入PVA骨架中,制备复合水凝胶。对复合水凝胶的结构和性质进行表征,并研究其溶胀、力学和荧光性能。此外,将复合水凝胶通过浆内施胶法制备荧光纸。本论文基于契合绿色化学的可持续发展理念的前提下,拓展了可再生纤维素资源的高值化利用渠道。得出的主要结论如下:（1）通过SEM、BET分析,CMC-Eu（Ⅲ）/PVA（CEP）复合水凝胶形成了物理交联的多孔洞网络交联结构,其中中孔的分布与PVA水凝胶（平均直径为2.70 nm）相似,但适量CMC-Eu（Ⅲ）的添加使水凝胶的孔洞分布有序和纤维交织有层次。通过XRD和DSC分析,与PVA水凝胶相比,CEP复合水凝胶的结晶度略减小,同时结晶尺寸从5.47nm最小可减小至3.28 nm,结合红外谱线的吸收峰变化,证明了CMC-Eu（Ⅲ）中未反应的羟基与PVA链上的羟基发生氢键作用、缠结和范德华力等相互作用。这些作用力和网络结构不仅使得CEP复合水凝胶具有增强的力学性能,其中,CEP-5的断裂应变为112%,约为PVA的37倍,CEP-10的最大拉伸强度为44.91±2.69 k Pa,约为PVA的2倍,还能维持CEP复合水凝胶约为90%的高含水量以及611.54%的溶胀分数。通过浆内添加CEP复合水凝胶至竹浆中抄纸,当CEP-15的含量为1%时,与竹浆纤维的结合作用较好,在615 nm处发射Eu3+特征强荧光,并且增强了荧光纸的抗张强度（3.52 k N/m）、断裂伸长率（1.598%）和耐破度（201 k Pa）的纸张物理性质。本实验制备的荧光CEP复合水凝胶可作为浆内施胶剂抄纸,不需要改变工艺和设备,可应用于安全防伪纸领域。（2）本实验范围内,CMC-Eu（Ⅲ）/CMC/PVA（CECP）复合水凝胶均发射Eu3+的特征红色荧光,虽然其荧光强度受结晶度、CMC含量等因素的影响,但孔洞尺寸和分布是影响~5D0→~7F2处的Eu3+荧光强度的最重要因素。添加CMC后,CECP水凝胶的网络结构变得疏松,吸水溶胀性增强,最高可达1403.70%。此外,CECP复合水凝胶对p H有溶胀响应性,相比S1,添加CMC的S2～S6在p H=2.1和12.2环境下的溶胀分数比p H为6.8水中的下降明显,其中S5最显著,溶胀分数分别为1071.05%（p H=6.8）,526.67%（p H=2.1）,302.94%（p H=12.2）。在p H=12.2环境发生最小的溶胀,所有CECP复合水凝胶拉伸力学性质最强。本实验所制备的CECP复合水凝胶在酸碱环境中不溶解,仍具有良好的强度和柔韧性,可满足多功能应用的p H环境需求。
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