具有刺激—响应性的高分子水凝胶材料在化学机械、人工肌肉、药物传递与释放、膜分离、化学阀等诸多领域具有广阔的应用前景。无论从学术价值还是应用价值,对这一领域的关注都有重要的意义。我们在实验中发现含有聚苯胺的两种水凝胶具有多种环境因素的刺激响应性,本论文主要围绕以下两方面进行:1.聚苯胺聚丙烯酸复合物水凝胶的制备与性能研究;2.聚电解质水凝胶pH响应性的热力学模拟;3.聚丙烯酰胺—磺化聚苯胺半互穿网络水凝胶的合成与表征;4.SPANI从水凝胶中释放过程的研究。本文的主要研究内容归纳如下: 1.制备了聚苯胺—聚丙烯酸复合物(polyaniline-polyacrylic acid,简称为PANI-PAAc)水凝胶。实验研究了PANI-PAAc水凝胶对温度、pH、离子强度和电场的响应性,凝胶可以由强酸性(或者低温)下的低溶胀状态变化到较强碱性(或较高温度)下的高溶胀态,如果达到pH>12的强碱性范围,凝胶又处于低溶胀状态。就本文所知,对于聚苯胺的这一性质还没有其它作者进行详细研究。从PANI-PAAc复合物处于高含水率、保持一定形状和很有弹性的状态,以及其含水量响应外界刺激而呈现可逆的较大范围的变化的实验事实,可以证明PANI-PAAc复合物是一种凝胶。凝胶中PANI的相对含量增加,则构成凝胶网络的高分子链之间的相互作用强度增加,导致凝胶的刺激响应性的程度下降,如果PANI与PAAc重复单元的摩尔比例大于6/10,凝胶会失去电场响应性。凝胶的pH-和电场-敏感性具有相同的机理:凝胶中存在两种相互对抗的作用,即PAAc链上的羧酸基团电离产生的羧酸根阴离子之间的静电排斥导致的溶胀趋势,与PANI链的疏水聚集、氢键和偶极-偶极相互作用等导致的收缩趋势,这两个相反因素的强弱对比随着外界因素的变化而消长的结果决定着凝胶的溶胀状态。由凝胶可以处于高溶胀态的事实,可以推测:PANI链之间的相互作用较弱,因此处于松散聚集状态;PANI分子与PAAc分子之间有强的相互作用。 制备状态的PANI-PAAc水凝胶中含有少量钠离子,用稀盐酸浸泡并