摘要
水凝胶是可吸收大量液体而能保持其稳定结构的聚合物，在纺织、农业和生物医学等领域有着广泛的应用前景。目前，石油化工基水凝胶占据了主要市场。为了实现可持续发展，生物基水凝胶成为当前研究的热点。 本论文以羧甲基纤维素（CMC）为基材，设计合成了两种水凝胶，并对其结构、性能及应用进行了研究。主要内容如下： 1.以CMC为基材，合成了一种单网络水凝胶。研究了CMC水凝胶的合成工艺，当CMC与交联剂的质量比为1∶3.75，NaOH浓度为0.2mol/L，交联时间为2h，反应温度为60℃时，CMC水凝胶在去离子水和盐水中的溶胀度分别可以达到378.10±42.68g/g和36.98±1.48g/g。该水凝胶具有pH响应性、盐敏感性、生物可降解性（土壤中30天完全降解）及良好的生物相容性。 2.在单网络水凝胶的基础上引入第二组分，设计了半互穿网络结构的CMC/纤维素复合水凝胶。在该水凝胶中，可以通过纤维素的含量来调节内部孔隙结构大小，进而控制其溶胀及力学性能。 3.以阳离子染料亚甲基蓝（MB）为模型，研究了以上两种水凝胶的吸附性能。离子交换和静电吸引是水凝胶对MB的主要吸附机制，吸附方式以化学吸附为主，吸附过程为均匀表面的单分子层吸附，且是一个自发的熵减的放热过程。CMC水凝胶和CMC/纤维素复合水凝胶的最大吸附量分别为275.26±5.13mg/g和246.06±7.37mg/g，相比于CMC水凝胶，复合水凝胶的最大吸附量下降了10.61%。CMC水凝胶在第7次循环吸附后，去除率和吸附能力仍可保持在70%和92.36%以上。 本课题设计合成的水凝胶具有原料来源广泛、合成方法简单、可生物降解、良好的生物相容性等优良性能，在纺织、农业和生物医用材料领域有潜在的应用前景。
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