摘要
前端聚合（FP）是一种材料快速成型方法，具有反应快，能耗低，单体转化率高等优点。然而，采用水作溶剂时，前端聚合反应温度通常高于水的沸点，导致大量气泡产生，使产物质地不均一。为了使反应平稳、无泡、持续进行，前端聚合所使用的溶剂一般为高沸点有机溶剂，如二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）等，而此类有机溶剂有毒，在生产过程中会损害人的健康，如果处理不当，还会污染自然环境。低共熔溶剂（DES）是由一定化学计量比的氢键受体和氢键供体组成的一种类离子液体溶剂，具有廉价易得、低挥发性、无毒性、不易燃、可生物降解以及可循环使用等优点，逐渐成为一种新型的绿色溶剂。本文将丙烯酸（AAc）、丙烯酰胺（AM）和氯化胆碱(ChCl)作为原料制备了新型的DESs，并将DESs作为前端聚合的溶剂和单体，来实现聚合物水凝胶及其复合材料的快速、节能、绿色制备。 以AAc和AM为氢键供体，ChCl为氢键受体，通过简单的混合加热方法制备了新型的DESs。FTIR和1H-NMR表征结果证明：在DESs中，AAc，AM和ChCl之间存在多重氢键作用，可以显着抑制AAc，AM和ChCl的结晶使制备的DESs在室温下为液体。初步探究了单体比例，溶剂，引发剂，交联剂和填料对DES前端聚合的影响以及单体比例，修复时间，交联剂含量和水对DES水凝胶自修复性能的影响。 DES通过FP制备的水凝胶经过充分浸泡，洗除其中的ChCl，再经过冷冻干燥，可以制备具有大孔结构的P(AAc-co-AM)水凝胶。对大孔水凝胶进行溶胀动力学研究，结果表明大孔水凝胶的溶胀均遵循non-Fickian扩散机制。大孔水凝胶在很大范围内对pH值响应。同时，大孔水凝胶对亚甲基蓝（MB）的吸附也具有pH响应，在碱性（pH=12）环境下，水凝胶对MB的去除率可达85.07%。 AAc、AM和ChCl按照摩比1∶1∶1制备DES，将不同质量的淀粉加入到所制备的DES中，充分搅拌，淀粉可以溶解、分散在DES中，形成DES/淀粉混合液。在室温下(25℃)，所有的DES/淀粉混合液都能通过热引发前端聚合快速制备淀粉复合水凝胶。所制备的复合水凝胶表现出良好的力学性能，与纯DES水凝胶(拉伸强度41KPa)相比，淀粉复合水凝胶的拉伸强度可提高3.07倍,达126KPa，其压缩强度可提高6倍，达16.8MPa。其主要原因是：淀粉与DES聚合物水凝胶分子链之间存在较强的相互作用。另外，淀粉复合水凝胶具有良好的导电性，随淀粉含量增加，复合水凝胶的电导率从1.2×10-3mS cm-1增大到1.3×10-2mS cm-1。
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