【摘 要】
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超分子凝胶是一种由小分子凝胶因子通过分子间的非共价相互作用自组装形成的具有三维网络结构的凝胶材料,具有优异的环境响应性和缓释性,可在自修复水泥基材料中作为修复剂的载体。为了使超分子凝胶更加适用于水泥基材料,本文采用两种方法对超分子凝胶进行增强改性,显著提高了凝胶的力学性能;将增强后的超分子凝胶负载磷酸盐,随后预埋入水泥中制备得到具有自主自修复功能的水泥基材料。本论文主要包括以下内容:1.对Boc-
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超分子凝胶是一种由小分子凝胶因子通过分子间的非共价相互作用自组装形成的具有三维网络结构的凝胶材料,具有优异的环境响应性和缓释性,可在自修复水泥基材料中作为修复剂的载体。为了使超分子凝胶更加适用于水泥基材料,本文采用两种方法对超分子凝胶进行增强改性,显著提高了凝胶的力学性能;将增强后的超分子凝胶负载磷酸盐,随后预埋入水泥中制备得到具有自主自修复功能的水泥基材料。本论文主要包括以下内容:1.对Boc-L-酪氨酸进行长烷基链修饰制备得到十二烷基-Boc-L-酪氨酸(BDT)凝胶因子,将羟基磷灰石纳米微粒均匀分散在BDT超分子凝胶热溶液中再以10℃/min的速率进行降温,制备得到羟基磷灰石增强的BDT超分子凝胶。热学性能、流变性能和抗压强度的研究表明纳米微粒增强后的BDT超分子凝胶的热稳定性、抗剪切应力能力和力学性能均有明显提高,溶蚀和缓释行为研究表明增强后的凝胶溶蚀和释放速率提高。2.合成得到均苯四甲酸/4-羟基吡啶(SBU)凝胶因子,将该凝胶因子溶解在海藻酸钠溶液中并让羟基磷灰石纳米微粒均匀分散在该体系中,再以10℃/min的速率进行降温,制备得到利用海藻酸盐凝胶进行双网络增强的SBU超分子凝胶。热学性能、流变性能和抗压强度的研究表明双网络增强后的SBU超分子凝胶的热稳定性、抗剪切应力能力和力学性能度均有明显提高,溶蚀和缓释行为研究表明增强后的凝胶溶蚀和释放速率降低,环境响应性有一定的削弱。3.将双网络增强后的SBU超分子凝胶负载磷酸盐并用玻璃细管装载后预埋入水泥净浆中制备得到具有自主自修复特性的水泥基材料,最大可以修复700μm的裂缝,对修复产物进行了SEM、EDS、FTIR和XRD测试,SEM显示修复产物形貌为针状和片状晶体团簇在一起呈球状,EDS得出产物钙磷原子比为1.61,FTIR和XRD图中的特征峰与羟基磷灰石保持匹配,证明修复产物是羟基磷灰石,此外还存在少量Na+和K+取代Ca2+,CO32-和HPO42-取代PO43-形成羟基磷灰石的取代衍生物。经过28天自修复后,水泥的抗压强度和抗渗水性能均有显著地提升,含双网络增强SBU超分子凝胶的水泥的修复率高于含未改性SBU超分子凝胶的水泥,抗压强度和抗渗水的修复率分别为71.9%和85.1%。
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