论文部分内容阅读
“响应性聚合物凝胶”是指材料的性质对环境(微小)刺激如温度,pH,电场,溶剂性质,光强度和波长,压力,离子强度,离子密度和特殊的化学刺激等产生剧烈的响应而发生变化。通常性质变化最剧烈的是体积溶胀,这些变化对某一刺激值产生不连续性相转变或在某一刺激范围连续变化。响应性高分子凝胶应用领域相当广泛,如化学阀、力化学制动器、药物传递、循环吸收、溶质分离、生物反应器、生物鉴定、人工肌肉以及显示系统等。PAA(聚丙烯酸)是含有羧酸基团的非常典型的一类响应性高分子,考虑到PAN(聚丙烯腈)水解后能生成具有响应性羧基基团,同时Ge(明胶)作为生物蛋白具有可再生性、生物降解性和一定的生物相容性,为此我们纺制HPAN(水解聚丙烯腈)/Ge复合水凝胶纤维,并对其在酸碱溶液作用下的响应性能进行了研究,论文的创新工作包括:1.制备了HPAN/Ge响应性水凝胶纤维及HPAN/Ge/尿素响应性水凝胶纤维采用NaOH碱解PAN粉末生成的带有羧酸基团和酰胺基团的高分子分别和Ge及尿素改性Ge复合制备成纺丝原液。首次采用3mol/L尿素溶液对Ge改性,研究证明,尿素的加入提高了Ge与HPAN复合纺丝溶液的可纺性和相容性。以含有不同的交联剂浓度的Na2SO4饱和溶液为凝固浴,使挤出的细流能在凝固浴中交联成形。利用此工艺制备了HPAN/Ge响应性水凝胶纤维及HPAN/Ge/尿素响应性水凝胶纤维。研究了HPAN及制备的水凝胶纤维基团结构和表面形态。2.研究了HPAN/Ge水凝胶纤维及HPAN/Ge/尿素水凝胶纤维的pH刺激响应行为发现制备的HPAN/Ge水凝胶纤维及HPAN/Ge/尿素水凝胶纤维,在pH值变化时有溶胀/收缩的体积相变现象,在pH值从1.0升到14.0的过程中有滞后效应,同时凝胶纤维也表现出较好的可逆的溶胀/收缩性能。发现了HPAN/Ge水凝胶纤维和HPAN/Ge/尿素水凝胶纤维的pH值响应规律,并得到了环境温度为25℃,交联剂含量1%时,HPAN/Ge水凝胶纤维组分配比为WPAN/WGe=3∶7的凝胶纤维伸长和收缩响应时间最短,分别为0.59s和1.14s。HPAN/Ge/尿素水凝胶纤维组分配比为WHPAN/WGe=5∶5的凝胶纤维伸长和收缩响应时间最短,分别为0.55s和0.61s。HPAN/Ge水凝胶纤维和HPAN/Ge/尿素水凝胶纤维的平衡溶胀伸长率随明胶含量的增加而减小。HPAN/Ge/尿素水凝胶纤维的平衡溶胀伸长率随交联剂含量的增加而减小,随温度变化程度不大。