【摘 要】
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本文设计了三种壳聚糖（CS）基水凝胶,旨在丰富拓展智能水凝胶的不同应用,将丙烯酰胺（AAm）、二氧化硅（SiO2）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）引入CS体系分别制备PAAm/CS、P（AAm-co-AMPS）/CS和P（AAm-co-AMPS）/CS-SiO2水凝胶,利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）对水凝胶的组分和结构进行表征,利用扫描电镜（SEM）和激光共聚
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本文设计了三种壳聚糖（CS）基水凝胶,旨在丰富拓展智能水凝胶的不同应用,将丙烯酰胺（AAm）、二氧化硅（SiO2）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）引入CS体系分别制备PAAm/CS、P（AAm-co-AMPS）/CS和P（AAm-co-AMPS）/CS-SiO2水凝胶,利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）对水凝胶的组分和结构进行表征,利用扫描电镜（SEM）和激光共聚焦显微镜对水凝胶的形貌进行表征。研究了PAAm/CS@SSM水凝胶的油水分离性能、P（AAm-co-AMPS）/CS和P（AAm-co-AMPS）/CS-SiO2水凝胶的染料吸附性能以及P（AAm-co-AMPS）/CS水凝胶的QCM湿度传感器在11-95%RH的湿度响应情况。本课题的研究主要集中在以下三点:1.首先,以不锈钢筛网（SSM）为基底,采用化学刻蚀法和涂覆法制备了具有水下超疏油性的PAAm/CS@SSM膜,通过扫描电镜（SEM）、激光共聚焦显微镜和接触角测量仪分别研究了不同刻蚀时间与CS用量对PAAm/CS@SSM膜表面形貌、粗糙度以及水下油接触角（OCA）的影响。研究了其润湿情况以及对不同油品、不同油水比、多次循环利用的分离性能,同时研究了PAAm/CS@SSM膜的耐腐蚀及耐磨性能。并通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）研究了PAAm/CS水凝胶的组分与结构。PAAm/CS@SSM膜具有水下超疏油性,不同刻蚀时间,CS含量的膜的OCA均大于150°;在循环次数为20次的油水分离实验中,PAAm/CS@SSM膜的油水分离效率均大于99%,PAAm/CS@SSM膜对不同油品也表现出较高的分离效率,且油水混合溶液的体积比对分离效率并无太大影响;PAAm/CS@SSM膜具有相对优异的耐磨性,在磨损实验后依旧保持水下超疏油的性能。2.以AAm和AMPS为单体,MBA为交联剂,自由基共聚形成三维网络结构,线性大分子CS穿插在其中形成半互穿网络结构,引入SiO2颗粒,制备P（AAm-co-AMPS）/CS和P（AAm-co-AMPS）/CS-SiO2水凝胶,采用浸渍法在玻片上制备水凝胶涂层,并利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）对水凝胶的组分及结构进行表征,利用扫描电镜（SEM）对水凝胶的形貌进行表征。通过接触角测量仪考察了不同SiO2含量、不同MBA含量和不同单体配比（AMPS:CS）对其亲水性能和水下疏油性能的影响。通过UV-vis探究了P（AAm-co-AMPS）/CS和P（AAm-co-AMPS）/CS-SiO2水凝胶对阳离子型染料亚甲基蓝（MB）的吸附性能,研究了不同浓度MB的吸附性能,P（AAm-co-AMPS）/CS和P（AAm-co-AMPS）/CS-SiO2水凝胶对MB的最大吸附容量分别达到431.863与337.590 mg/g。通过分析可得,两种水凝胶的吸附动力学行为与拟一级吸附动力学模型相吻合,两种水凝胶的等温吸附行为更符合Langmuir等温吸附模型。3.以AAm和AMPS为单体,MBA为交联剂,原位自由基共聚形成三维网络结构P（AAm-co-AMPS）,线性大分子CS穿插在其中形成半互穿网络结构水凝胶P（AAm-co-AMPS）/CS。采用旋涂法在QCM石英晶片上制备水凝胶复合膜制得QCM湿度传感器。利用原子力显微镜（AFM）、激光共聚焦显微镜研究QCM湿度传感器的表面形貌和粗糙度,并通过QCM研究了空白晶片、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、PAAm/CS和P（AAm-co-AMPS）/CS复合膜修饰的QCM湿度传感器在11-95%RH湿度环境下的湿度响应,并研究了PAAm/CS和P（AAm-co-AMPS）/CS在11-95%RH湿度环境下QCM湿度传感器的动态响应性、响应-恢复、重复性和湿滞行为等。P（AAm-co-AMPS）/CS复合膜修饰的QCM湿度传感器在不同湿度环境中具有明显响应。在11-95%RH湿度环境下,P（AAm-co-AMPS）/CS湿度传感器的吸附响应时间为59 s,解吸附恢复时间为72 s,且具有良好的重复性。P（AAm-co-AMPS）/CS湿度传感器的灵敏度为14.41 Hz/%RH。此外,相较于PAAm/CS复合膜修饰的QCM传感器,引入AMPS后,传感器的湿滞特性有了明显的改善。
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