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《宁波大学》 2017年
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多响应性智能凝胶的合成及其在分离中的应用

李婷婷  
【摘要】:多响应性智能凝胶材料一直以来受到研究者的广泛关注,它们可以将外界环境刺激,例如温度、pH、光、磁场、电场与应力等转化为触发信号,从而引发自身物理或化学性质发生改变。由于国民经济的快速发展,环境响应型智能材料已取得很大进展。在本论文中,我们设计并构筑了一系列具有多响应特性的三维凝胶复合材料并对其性能进行相关表征。合成的环境响应型智能凝胶在油水分离、有机染料吸附处理等方面表现了潜在的经济应用价值。本文的主要研究内容及结论如下:(1)以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)、甲基丙烯酸(MAA)为反应单体,基于自由基聚合通过一步水热法制备得到聚(DMAEMA-co-MAA)凝胶。实验探究了凝胶的反应机理、平衡溶胀率、接触角、机械性能和复合凝胶网筛的结构、湿润性、微观形貌等。实验证明制备的复合凝胶具有温度和p H双敏感性。以不锈钢网筛为基底制成凝胶分离装置,硅油/水混合物(30 v/v%)为样本进行油水分离实验,测试表明当T55oC或pH13时,分离效率高达98%,重复使用15次后仍具有较高的分离效率和重复利用率。(2)以甲基丙烯酸、间苯二胺(mPD)、羧甲基壳聚糖(CMC)及氧化石墨烯(GO)为原材料,通过一步法制备聚(MAA/mPD/GO)凝胶、聚(CMC/MAA/GO)凝胶和聚(CMC/MAA/mPD)凝胶。通过紫外和荧光分析可知,MAA/mPD复合物共聚生成了光致发光复合物,使聚(MAA/mPD/GO)凝胶和聚(CMC/MAA/mPD)凝胶在365 nm紫外光下发出一定强度的荧光。并利用SEM、FT-IR、XPS、TGA及流变等测试手段对该复合水凝胶的结构、组分、微观形貌及机械性能等性质进行了表征。(3)基于以上实验,通过一步法聚合制备聚(CMC/MAA/mPD/GO)凝胶。除以上表征外,通过TGA和应力-应变测试,对比与以上三种凝胶的热稳定性和力学性能。实验结果表明,该复合凝胶具有最优的热稳定性,凝胶的屈服应力达到3 MPa。同时,凝胶具备光致发光性和pH敏感性。以亚甲基蓝为样本进行了模拟吸附定性实验,达到吸附平衡后,可以得到澄清透明的亚甲基蓝溶液。配制相同浓度的亚甲基蓝、甲基橙、甲酚红、孔雀石绿、甲基紫和维多利亚蓝溶液进行了吸附对照实验,可观察出相同条件下复合凝胶对亚甲基染料分子的吸附性能最佳且循环稳定性良好。
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ427.26;TB381

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