合成亲水高分子,因其原料易得,结构和性能可控而在增稠、吸水树脂及智能微凝胶等方面得到广泛应用。进一步提高水凝胶的吸水性及使用安全性、赋予聚合物高效性、功能性、智能性成为该领域的研究热点。本论文基于丙烯酸及共聚物展开,设计并制备了一系列功能性亲水聚合物,并对其结构和性能进行了详细地表征和研究。(1)化学交联丙烯酸微凝胶的合成与应用研究。使用沉淀聚合法,将丙烯酸与三官能单体季戊四醇三烯丙基醚共聚,合成主要用作水性增稠剂的丙烯酸微凝胶。通过核磁共振、红外光谱、扫描电镜对凝胶结构进行了表征,并对凝胶的动态模量、粘度、透光率、聚合稳定性等方面进行了研究。结果表明,在聚合温度为68oC,交联剂用量为单体质量分数的0.4%,单体浓度为14%,分散剂用量为单体质量分数的1.2%,引发剂LPO用量为单体摩尔分数的0.15%时,所得丙烯酸均聚物微凝胶综合性能最为优异,其0.5%凝胶分散液粘度为8.08×104 mPa·s,0.2%分散液粘度为1.45×104mPa·s,透光率为97.4%。同时,采用与具有长疏水链的单体丙烯酸十八酯共聚,改善其凝胶的耐盐性及抗稀释性。结果表明,通过疏水单体丙烯酸十八酯的共聚改性,在分子网络中形成物理交联点,可提高凝胶的耐稀释性、耐盐性等流变学性质;尽管添加共聚单体会使粉末润湿时间提高,但当共聚单体添加量为3%时,凝胶于低浓度、酸碱环境、离子环境、有机溶剂环境、较高温度下具有优异的流变学性质。(2)基于配位作用的超分子凝胶的合成与性能。对2,2’:6’,2″-三联吡啶的苯基4’位进行修饰,形成含有可聚合双键的4’-(苯乙烯基)-2,2’:6’,2″-三联吡啶单体,将此单体与丙烯酸共聚,即得水溶性的含三联吡啶配体基团的线性聚合物,在水溶液中可迅速与过渡金属离子配位形成超分子凝胶。由特性粘数、动态流变、吸水倍率、热分析及微观形貌分析对溶胶及凝胶性能进行测试表征,并将配体配制成低浓度溶液,以微量金属离子络合,进行光谱性能的测试研究。结果表明,高浓度配体溶液可瞬间与金属离子配位形成三维结构,溶胶和凝胶的动态模量发生大幅转变;且凝胶表现出智能环境响应性,酸碱和离子环境可降低凝胶吸水倍率,但其交联结构并未因此破坏,表明金属配位键具有一定的结合强度。将低浓度配体溶液及络合物进行光谱测试,结果表明,配体溶液的紫外-可见吸收峰值为305nm,分别添加一定浓度的Fe2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+,其吸收峰值发生不同程度的红移,吸收强度也有一定的变化,并在某些离子浓度区间具有比较明显的线性关系;配体具有荧光发射性能,而Fe2+、Ni2+、Cu2+可使配体荧光猝灭,配体与Cd2+、Zn2+络合后具有荧光发射,并使荧光发射峰值红移。该类分子显示出优异的离子传感功能,可望在水体系中对特定金属离子的痕量分析方面得到应用。