高强度疏水缔合型物理水凝胶的构筑与松弛行为研究

水凝胶在医疗保健、药物载体、生物分离与检测、传感技术、采油业、农林业等诸多领域有广泛应用前景。兼有优良的机械强度和可模塑性的疏水缔合型物理水凝胶极具研究价值。缔合强度、解缔合与结构重组行为及其同内部结构与微环境的关系问题，是设计该类水凝胶所面临的关键性基础课题。本项目以课题组已有的探索性成果为基础，从设计构筑不同的内在结构与微环境的疏水缔合型物理水凝胶出发，系统考察其结构与其力学强度、溶胀/溶解行为、缔合结构重组等性质之间的相互关系，揭示疏水缔合交联及其结构演化机制，明确凝胶性能的关键性制约因素，提供凝胶寿命调控与模塑成型工艺设计的量化依据，并附带探索特殊功能化水凝胶的结构设计与性能实现途径，为疏水缔合型水凝胶的基础和应用研究提供理论和实验基础。

本项目以构筑疏水缔合型物理水凝胶为研究基础，实现了以表面活性剂及疏水单体作为混合共胶束的设计，建立了利用自由基胶束共聚合的方法制备出新型的疏水缔合水凝胶的方法。本项研究的主要内容包括以下几个方面：疏水缔合水凝胶的构筑与力学强度研究；疏水缔合水凝胶的应力松弛行为研究；疏水缔合水凝胶的溶胀/溶解行为研究；功能化的温度敏感型疏水缔合水凝胶的制备及性质研究；凝胶的自愈合性质及机理研究；水凝胶网络中链缠结的浓度效应研究；偶极-偶极缔合凝胶的相转变行为及其机理探讨。通过对以上方面的细致探究与讨论，明确了疏水缔合水凝胶的力学性质、溶胀/溶解行为等性能与结构之间的内在关联，由此揭示了疏水缔合交联的内在本质及其缔合结构机理，由此实现了对凝胶性能的调控和功能化。本项中涉及了疏水缔合修饰的丙烯酰胺水凝胶、疏水缔合修饰的N-异丙基丙烯酰胺水凝胶和聚甜菜碱型两性离子的溶液，系统全面地考察了疏水缔合水凝胶的结构与性质，不仅为相关理论研究提供了思路，还为相关材料应用奠定了基础。