水凝胶是一种特殊的软材料,兼具固体和液体两方面的性质,既具有一定的形态和强度,又可以与外界进行能量、物质及信息的交换,在工业、农业及生物医疗等领域取得了广泛的应用。其中微凝胶具有大的比表面积和快速的响应速率,可以被用作传感器、微通道元件、药物释放系统等。但传统宏观水凝胶强度差和响应速率慢,微凝胶较小的三维尺寸,都极大地限制了其现实应用。而复合水凝胶将微凝胶与宏观凝胶基质相结合,实现性能互补、增强,可得到单一材料所不具备的性能。本论文首先制备了一系列不同性质的高分子微球,将其作为引发剂和交联剂制备了微凝胶复合水凝胶,同时改善了水凝胶的机械性能与响应速率。论文具体内容如下:1、利用无皂乳液聚合的方法,在不加任何交联剂的情况下,通过高分子链之间的疏水缔合自组装结构可逆的高分子微球。由于微球内部无化学交联结构,所以在不同的温度下,其具有不同的结构与形态。通过实验合成了稳定的微球,并改变单体比例制备不同粒径的微球,考察了其温度敏感性。2、为改善高分子微球复合凝胶响应速率慢、韧性差的缺陷,采用非交联温敏型疏水单体组装成高分子微球作为交联剂,在不外加交联剂的条件下制备微球表面接枝交联聚丙烯酰胺复合凝胶。由于微球内部无化学交联结构,因此可通过自身可逆性结构及形态改变对复合凝胶机械性能和刺激响应特性进行调控。复合凝胶具有良好的韧性,断裂伸长率和断裂强度分别可达2400%和80 kPa,且凝胶机械强度可通过温度进行调控。研究发现:由于温敏型微球交联点的存在,采用非敏感型聚丙烯酰胺为基质的复合凝胶对温度具有良好的响应性,其响应速率较传统聚N-异丙基丙烯酰胺有机凝胶提升5-10倍。3、我们测试了凝胶的单轴拉伸的宏观力学性能,发现了微球交联复合凝胶在大形变条件下的应变硬化、自增强等力学行为以及恢复的现象,结果发现凝胶的形变量的增加会加快应变硬化、自增强现象的生成;含水量的增加和拉伸速率的加快都会抑制应变硬化、自增强现象的生成。