文 献 综 述

第一章 绪论

1.1引言

水凝胶由于具有良好的保水性、生物相容性及一定的力学强度，广泛应用于卫生用品、生活日用品、生物医药、化学工业、止木建筑、农林园艺等领域，如常见的果冻、牙膏、眼球、肉、发胶、芳香剂、隐形眼镜、豆腐等都是水凝胶。而刺激响应性水凝胶由于对外界环境（PH、温度、电场、光、磁场等）的变化比较敏感，可应用于一些特殊领域，因而引起了科学界和工业界的广泛关注，而聚合物/纳米复合水凝胶由于其优异的机械、光、电、磁、热等性能成为了研究的焦点。由于氧化石墨烯独特的物理化学性质，将GO渗入到水凝胶中，可以提高复合水凝胶的力学、热稳定等性能，同时可兼具聚合物的性质，改善了传统水凝胶强度差、性能单一、响应速度慢等缺陷，使聚合物/氧化石墨稀纳米复合水礙胶成为了一种新兴的材料，因此近年来关于其报道越来越多。

1.2水凝胶

水凝胶是以水为分散介质的凝胶。具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物[4]。是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，能吸收大量的水。由于交联的三维高分子网络不能溶于任何溶剂，因此水凝胶没有流动性，不能溶解，但可以 通过吸收一定量的水而发生溶胀。

水凝胶可以通过交联聚合或者接枝共聚，交联聚合是通过单体共聚或自由基聚合的方法来制备水凝胶，在反应过程中一般要加入引发剂和交联剂。常见的聚合单体为丙烯酸、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基乙酰胺等乙烯基单体。常见的引发剂有偶氮二异丁腈、过硫酸钾、过硫酸铵或氧化还原引发体系（氧化剂一般为KPS或APS，还原剂为亚硫酸氨钠或四甲基乙二胺）[6]。常用的化学交联剂有双甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯苯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺等。在不使用化学交联剂时，可通过紫外光交联、超声波合成等方法制备水凝胶。这些方法操作简单，制备的水凝胶具有更加均匀的交联密度。为了改善因为交联聚合所制备的水凝胶透明性和力学性能相对较差的问题，可以采用接枝聚合，就是将单体接枝在某些高分子及其衍生物上，使制备的水凝胶具备一定的强度。

 水凝胶具有非常强大的储水能力，饱和吸附量高达90%以上，当水凝胶包裹的药物进入人体，水凝胶将会很好的溶胀从而使得药物从水凝胶的包裹中释放。该特性便得其成为重要的药物释放体系之一。而在大量含水的条件下，水凝胶依然保持有足够的机械强度和柔韧性，其在生物设备和植入式材料，比如隔膜、生物创可贴、植入式软骨、心脏肌肉等等中有着很大的应用前景[7]。当然水凝胶的用途远远不止于此，在日常生活用和品卫生用品中各处都能见到水凝胶的应用，在化学工艺方面水凝胶也是应用的非常广泛，工业上可用于油处理剂、密封材料、树脂和橡胶的添加剂、食品包装材料、潜热蓄热材料、衬垫和巧车用气垫、微流体闽口等。在#177;木建筑上可用于防结露剂、耐火材解、水溶胀橡胶、水泥混凝土的自养护材料等。在农林园艺上用于土壤的调理剂、保水剂、植物幼苗的保存剂等。在环保上可用于吸附空气中的污染物或污水处理。在电子、电击工业上可用于通讯电雞中的吸水性聚合物层、电池、传感器、开关组件等。在体育和娱乐上可用于开发新型网球鞋、制造人造雪等，所以水凝胶用途非常广泛。

1.3石墨烯及氧化石墨烯

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为”黑金”，是”新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将”彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。但由于石墨巧层与层之间强烈的π-π键堆积，纯净的石墨稀片层在复合物中可能发生聚集，或者导致与聚合物基体的表面不相容，因此常用化学修饰来得到单片层的石墨稀，使其能够均匀的分散在大多数聚合物复合材料中[10]。