聚天冬氨酸-分子篩納米復合水凝膠的制備及其性能研究.pdf

1、聚天冬氨酸(Polyaspartic acid, PAsp)水凝膠是一種低密度交聯(lián)的含有羧基，氨基等強親水性官能團，吸水但是不溶于水的新型可生物降解的功能高分子材料。但由于結構單一、耐鹽性差、使用的交聯(lián)劑有毒等缺點，大大的限制了其應用領域。因此，本文以單體L-天冬氨酸(L-Asp)為原料采用熱縮聚法制備聚琥珀酰亞胺(polysuccinimide，PSI)，并用γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）改性PSI得到KPSI原料，無機粒子M

2、CM-41粉末和原位復合MCM-41液直接作為交聯(lián)劑，在水體系中采用一步法制備了改性聚天冬氨酸/MCM-41(KPAsp/MCM-41)復合水凝膠，探討了影響其吸液性能的各種因素，并對其結構與性能進行了表征。
　　首先，在強堿性條件下，以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為模板劑，正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，制備了MCM-41納米粒子，通過改變硅源和水的摩爾比制備了不同粒徑的MCM-41;采用XRD、FT-IR、DLS對其結構和粒

3、徑表征，結果表明合成的MCM-41粒徑分布較窄、有序度高，表面富集大量的硅羥基，粒徑范圍是462 nm～1064.0 nm;原位復合液中的MCM-41粒徑范圍為127.8 nm～597.2 nm。
　　其次，用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)為改性劑對PSI進行改性所得的KPSI為原料，以MCM-41.為交聯(lián)劑，在水體系中合成KPAsp/MCM-41復合水凝膠。研究了MCM-41含量，粒徑，交聯(lián)時間，交聯(lián)的pH值，交聯(lián)環(huán)境中乙

4、醇與去離子水的比例及鹽溶液的濃度對復合水凝膠吸液性能的影響。采用FT-IR和SEM對復合水凝膠的結構組成進行表征。結果表明介孔分子篩MCM-41的引入可以有效的改善復合水凝膠的物理化學性質。當MCM-41的加入量為10 wt％（相對于PSI）時，復合水凝膠在去離子水和生理鹽水中的吸液倍率分別為284和87 g.g-1，這比未復合聚天冬氨酸（KPAsp）水凝膠分別提高了1.56倍和135倍。在濃度為0.9 wt％的鹽溶液中，復合水凝膠的吸

5、液能力為:Na+＞ Ca2+＞ Fe3+。從FT-IR分析得，MCM-41納米粒子已經成功的引入KPAsp的網絡結構當中，從KPAsp水凝膠和KPAsp/MCM-41復合水凝膠的冷凍干燥后樣品的SEM圖，發(fā)現(xiàn)引入MCM-41粒子可以優(yōu)化復合水凝膠的孔結構，進而提高復合水凝膠的吸液性能。熱重分析儀(TGA)對復合水凝膠的熱穩(wěn)定性進行分析，KPAsp/MCM-41復合水凝膠的熱穩(wěn)定性得到了顯著的提高，起始分解溫度提高了27℃，這也進一步表明

6、MCM-41被成功的引入到凝膠的網絡結構中。
　　KPAsp/MCM-41復合水凝膠比未復合的KPAsp水凝膠吸液性能，耐鹽性能得到了一定程度的提高，但是吸液倍率仍然不理想，且制備的MCM-41納米粒子粉末易于團聚，不利于作為交聯(lián)劑合成復合水凝膠。
　　針對上述缺點，本文采用原位復合法制備了KPAsp/MCM-41復合水凝膠，以接枝改性的KPSI和MCM-41液為原料，在水體系進一步合成KPAsp/MCM-41復合水凝膠。通

7、過計算MCM-41的固含量法確定加入的交聯(lián)劑的量。采用FT-IR，SEM，TGA對水凝膠的結構進行表征，結果表明，原位復合法可以成功合成KPAsp/MCM-41復合水凝膠，提高吸液倍率，KPAsp/MCM-41復合水凝膠的吸液倍率達到最大值為295.56 g.g-1，比未復合MCM-4的水凝膠吸液倍率提高1.66倍，而且可以大大簡化合成工藝。
　　分析SEM圖可以發(fā)現(xiàn)，MCM-41粒子作為交聯(lián)劑均勻地分散在水凝膠的網絡結構當中，但