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水凝胶是一种以水为分散介质的半固态物质,能够在水或生物液体中吸收大量液体后溶胀而不溶解,是一类具有空间三维网状结构的功能高分子材料。具有溶胀速度快、含水量高、质地柔软、优良的生物相容性等特点,使其在生物医药、工农业、日化、油田等领域都具有广泛的应用前景。但传统的化学交联水凝胶存在力学性能上的不足,限制了水凝胶在诸多领域的进一步应用。本文在综述了水凝胶的发展状况及高强度水凝胶研究应用的基础上,对蒙脱土进行了插层改性,研究蒙脱土复合高强度水凝胶的合成及聚合方法并进行了性能评价,具体工作如下:(1)插层蒙脱土的制备:以纯化的钠基蒙脱工作为基本原料,测试了钠基蒙脱土的阳离子交换量(CEC),以氯化胆碱(CC)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为插层剂,对钠基蒙脱土进行插层改性以制备插层蒙脱土,改性后的蒙脱土分别为CC-MMT和DMC-MMT。为保证插层蒙脱土在聚合物基质中具有良好的分散性,考察了插层剂加量对插层蒙脱土水溶液沉降稳定性、胶质价的影响,并确定了 CC和DMC在溶剂中的最佳加量分别为0.8CEC和1.0CEC。同时使用仪器测试了插层蒙脱土的粒径、Zeta电位和层间距。结果表明,在插层蒙脱土加量为3.0 wt%且插层剂最佳加量下,CC-MMT的粒径主要分布在901.4 nm,Zeta电位为9.19 mV,层间距为1.4039 nm;DMC-MMT的粒径主要分布在914.1 nm,Zeta电位为10.04 mV,层间距为1.4136 nm。(2)以插层蒙脱土(CC-MMT和DMC-MMT)作为无机材料,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)为反应单体,过硫酸铵(APS)作为引发剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作为交联剂,通过水溶液聚合和原位自由基聚合分别制备了传统化学交联水凝胶和Poly(AM-AMPS-SSS)/MMT复合高强度水凝胶。将制备的性能优良的水凝胶进行测试表征,包括FTIR、DSC-TG。并研究了单体浓度、引发剂浓度、插层蒙脱土水相浓度、交联剂浓度、聚合温度等实验条件对水凝胶的力学性能的影响。结果表明,当单体浓度为25.0 wt%,DMC-MMT水相浓度为3.0 wt%,引发剂浓度为0.06 wt%,交联剂浓度为0.1 wt%,聚合温度为60℃时,测得复合高强度水凝胶拉伸强度为102.4 kPa,拉伸伸长率达到440.9%;当单体浓度为40.0 wt%,DMC-MMT的水相浓度为3.0 wt%,引发剂浓度为0.06 wt%,交联剂浓度为0.2 wt%,聚合温度为60℃时,测得的DMC-MMT复合高强度水凝胶的压缩强度达到3.60 MPa。(3)以插层蒙脱土 DMC-MMT作为无机材料,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和对苯乙烯磺酸钠(SSS)为反应单体,以过硫酸铵(APS)-亚硫酸氢钠(SBS)为氧化还原引发体系,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)作为交联剂,通过反相乳液聚合制备了 Poly(AM-AMPS-SSS)/MMT复合高强度水凝胶。对形成的乳液聚合前后的粒径分布进行了分析,得出聚合前的胶乳粒径分布主要分布在3.8μm左右,聚合后形成的胶乳粒径主要分布在5.8 μm左右,符合液滴成核的机理。并讨论了合成条件对复合高强度水凝胶力学性能的影响,测试结果表明:在其他条件不变时,当反应过程的油水比为0.9,引发剂占单体浓度为0.06 wt%,聚合反应温度为30℃时,制备的水凝胶最高拉伸强度为212.0 kPa,最高压缩强度为4.97 MPa。通过耐老化实验表明,高强度水凝胶具有良好的暂时性封隔效果。并对反相乳液聚合制备高强度水凝胶的原理进行了初步解释,得出了以反相乳液聚合制备了反应性水凝胶微球,然后通过破乳沉降后聚合的方法得到具有高强度的复合水凝胶。