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本工作的主要目的是以锂藻土Laponite XLS作为交联剂,通过功能性单体在Laponite XLS分散液中原位聚合得到纳米复合水凝胶(nanocomposite hydrogel,NC gel),探讨其具有优异力学性能的本质及制备出具有环境响应性的NC凝胶。研究工作的基本思路是:通过重复拉伸及迟滞性测试,观察NC凝胶的拉伸现象,并通过时间追踪确定NC凝胶的可恢复性的时间依赖性;通过偏光显微镜、XRD测试,及小应变下的动态粘弹性测试,揭示锂藻土Laponite与高分子的相互作用和交联网络的结构,从而明确NC凝胶具有优异力学性能的本质。在此基础上,筛选出合适的功能性单体与亲水性的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)在Laponite的分散液中原位共聚,控制、优化反应工艺条件,制备具有优异力学性能的环境响应性NC凝胶。本工作的主要内容和结果如下:1.以溶胶型的锂藻土Laponite XLS为交联剂, NIPAm为单体,合成了具有超拉伸性的NC凝胶。重复拉伸及迟滞性实验发现NC凝胶在拉伸过程中出现应力硬化现象,并随锂藻土含量的增加更加明显;通过对不同交联剂含量的NC凝胶做时间追踪回复性测试,发现低粘土含量的NC凝胶能够得到更快的恢复;为了揭示NC凝胶具有可回复性的本质,对拉伸前后的NC凝胶进行偏光显微镜以及XRD观测对比,证实了拉伸过程中NC凝胶分子链会发生取向,这表明NC凝胶的超大拉伸应力可能与此相关。而对PNIPAm溶液及(PNIPAm + Laponite XLS)混合溶液的小应变下的动态粘弹性测试则证实了NC凝胶超大拉伸率及可回复性的原因:NC凝胶在拉伸过程中可能出现部分分子链的拉脱,而在经过一段时间恢复之后,大分子链能够重新粘附到锂藻土Laponite XLS片层上。2.以溶胶型的锂藻土Laponite XLS为交联剂,采用阳离子型单体甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯(DMAEMA)与NIPAm在Laponite XLS分散液中原位自由基聚合,合成了具有明显温度及pH双响应性的阳离子型NIPAm/DMAEMA/Laponite纳米复合水凝胶,并考察了阳离子型单体DMAEMA对Laponite XLS分散液稳定性的影响及NIPAm/DMAEMA/Laponite纳米复合水凝胶的力学性能、透明度和温度、pH响应性。DMAEMA的加入导致分散液的Zeta电位绝对值降低,稳定性下降。从而导致合成的共聚NC凝胶结构不均匀,凝胶呈现半透明,并且随着共聚NC凝胶中阳离子型单体DMAEMA含量的增加,透明度下降。这种结构的不均一性导致共聚得到的NC凝胶其拉伸强度和断裂伸长率有所下降,但是仍然具有优异的拉伸性能,拉伸强度大于120kPa,断裂伸长率大于790%。对该NC凝胶根据小应变下的平衡剪切模量Ge计算得到不同组成的NC凝胶的有效网链密度较低,当交联剂含量高达6w/v%时,其NC凝胶的有效网链密度为0.739 mol/m~3,远远小于化学交联凝胶有效网链密度的4.1 mol/m3(约为单体含量的2.7mol%)。结果表明:NC凝胶的超拉伸性来源于其较低的网链密度。该双响应水凝胶在温度为35°C时有明显的温度敏感性;在pH<4的介质中溶胀,在pH>4的介质中收缩,当pH在4-6之间发生体积突变。