本论文在简述膨润土及其有机改性,以及其结构与性能构效关系基础上,提出膨润土的微纳结构设计(重点是膨润土的支化率及官能团种类设计)与聚合物复合材料的宏观性能间的构效关系。本文先采用丙烯酸改性碱性钙基膨润土制备了带双键的丙烯酸膨润土,也就是“初级触角”。再将其以“超”高含量添加到丙烯酸/钠水溶液中原位聚合制备了一系列支化程度不同的复合材料。结果表明,丙烯酸的羧基通过酸碱中和反应有效“锚”到了膨润土的片层,将反应性官能团双键引入到膨润土片层上,通过引发该双键并与溶液中的丙烯酸/钠单体聚合,将聚合物分子链接枝到膨润土片层上,使膨润土的层间距增加,另外中和反应及聚合反应均为放热反应,使得膨润土的剥离程度提高,致使膨润土在聚合物基体中分散更均匀;从SEM来看,形成的这种支化结构一方面可抑制膨润土片层再团聚,另一方面接枝在膨润土片层上的聚合物分子链与基体中的聚合物分子链间易形成氢键、物理缠绕等相互作用,促使膨润土与聚合物基体间相互作用力增强,且支化程度越高,膨润土的分散越均匀,相互作用程度更高。在最优条件下制备的复合材料其吸水率达到1227 g/g,最大失重速率对应的温度T3max增加了 18℃,其热稳定性等宏观性能均得到明显改善。其次,分别设计了含有醛基和羧基等不同官能团的初级触角膨润土(对醛基苯甲酸膨润土、草酸膨润土等),将其与壳聚糖复合制备水凝胶医用敷料。结果表明,膨润土上的醛基与壳聚糖上的氨基形成动态席夫碱键,使得复合水凝胶具有流动性与自愈性。膨润土上的羧基与壳聚糖上的氨基或/和羟基发生酸碱中和反应,加强了膨润土与壳聚糖间的相互作用,羧基与氨基的反应能力较醛基的高,降低了凝胶因子与壳聚糖间的作用,使得水凝胶的自愈性有所下降,流动性有所提高。合成的水凝胶敷料具有良好的生物相容性,当添加比例CS:OABT=50:1时,水凝胶断面完全愈合所需时间lh,比未添加OABT的水凝胶增加20 min,自愈合速率略有下降;其在VC缓释中初放量下降了 17%,总释放量增加了 38%,表现出在药物缓释、生物敷料等生物医用领域的良好应用前景。
