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本文将钠基蒙脱土(MMT)与阳离子单体((3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵,ATC)引入水凝胶,经过自由基聚合,分别制备高性能单网络粘土纳米复合水凝胶、双网络粘土纳米复合水凝胶及两性离子双网络粘土纳米复合水凝胶。在制备过程中,MMT与阳离子单体进行离子交换,使得MMT通过离子键作用于凝胶网络体系成为化学交联点,同时,MMT通过吸附大分子链作为水凝胶的物理交联点。本文分别研究MMT、两性离子与网络结构对其溶胀行为、机械性能、粘弹性行为以及微观形貌的影响,探讨离子键型粘土纳米复合高分子水凝胶结构与性能间的关系。通过一步自由基聚合方法成功制备了单网络P(ATC-AAm)/MMT纳米复合水凝胶。溶胀率测定发现,MMT含量增加至1%时,纳米复合水凝胶平衡溶胀比增加,MMT含量进一步增加,凝胶平衡溶胀比减小。红外测试分析表明复合水凝胶结构明确,并成功合成。力学性能结果表明,MMT的加入提高了水凝胶的杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率、压缩模量和压缩强度,且随着MMT含量的增加,水凝胶的拉伸强度与断裂伸长率同时增加。同时,MMT的加入,使得P(ATC-AAm)/MMT纳米复合水凝胶的储能模量和损耗模量也不同程度增加。通过微观结构与XRD数据分析,结果表明蒙脱土在水凝胶网络中不再有序堆叠,实现剥离并均匀地分散在凝胶网络体系中。经过离子交换后,MMT同时作为水凝胶的化学和物理交联点,一方面使得水凝胶的交联度增加,另一方面使得水凝胶在拉伸时大分子链产生滑移,因此,水凝胶的拉伸强度与断裂伸长率同时增加。通过两步自由基聚合法成功制备了PATC/PAAm/MMT纳米复合双网络水凝胶。溶胀率测定发现,随着MMT含量增加,纳米复合水凝胶平衡溶胀比减小。拉伸性能结果表明,随着MMT含量增加,水凝胶的杨氏模量、拉伸强度提高,同时增加第一网络单体浓度,双网络水凝胶的拉伸性能有较大提高。第一网络的刚性直接影响到双网络水凝胶的压缩应力,增加MMT与第一网络单体浓度,将提高该凝胶的压缩模量、压缩强度等。MMT的加入,使得PATC/PAAm/MMT纳米复合水凝胶的储能模量和损耗模量增加。SEM微观形貌分析表明,MMT的加入,水凝胶的网络结构更加紧密,并形成大量的纤维状微网络结构,由此,水凝胶的力学性能明显提高。抑菌实验表明,因含有季铵盐阳离子,水凝胶对大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌都具有良好的抑菌效果。通过第二网络引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)制备了一系列PATC/P(AMPS-AAm)/MMT纳米复合双网络水凝胶。研究发现,AMPS的加入减小了纳米复合水凝胶的平衡溶胀比。拉伸性能结果表明,第二网络中AMPS的加入,水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率均有提高。由于第二网络中AMPS与第一网络中阳离子单体ATC以离子键相互作用,纳米复合双网络水凝胶的压缩模量、压缩强度等性能都有提高。微观结构分析表明,AMPS的加入,水凝胶的网络结构更加规整,并形成大量的纤维状微网络,提高了纳米复合水凝胶的物理机械性能。此外,AMPS的加入同时提高纳米复合双网络水凝胶的储能模量和损耗模量。