分析丙烯酰胺基于超声波频谱,软物质凝胶形成过程设计

摘要：软物质凝胶作为一种热点材料已广泛运用于人们生活中的各个方面。尤其是明胶凝胶和丙烯酰胺凝胶作为软物质凝胶的典型代表有着广阔的运用前景。软物质凝胶形成历程的机理一直为探讨者们所关注,探讨者已经做了大量的论述探讨和实验探讨,怎样用一种无损的策略对凝胶成胶历程进行在线动态跟踪检测呢?超声检测法具有操作简单,不损伤待测对象,可以洞察材料内部结构等优点,与光学检测法相比,超声检测法能够穿透不透明的混合物,能更好地解决高浓度溶液的测量和在线检测难题。超声波频谱浅析法以频域角度提取了超声形中包含的材料内部新的丰富的结构信息,这些信息在时域没有显著差别。本论文利用超声反射法在线检测了明胶凝胶化和丙烯酰胺溶液形成凝胶的历程,利用超声波频谱浅析法对实验数据进行处理,反演了明胶凝胶和丙烯酰胺凝胶形成历程中溶液内部的微结构变化和分子构象的变化。本论文所做的工作和得到的结论如下：(1)用超声波反射法检测了戊二醛交联明胶凝胶化历程,分别检测了明胶溶液浓度不同,交联剂体积不同,检测探头频率不同,明胶溶液pH值不同时明胶凝胶化历程中超声回波信号频谱主频幅值和中心频率的偏移量随时间的变化。明胶溶液中加入温敏材料NIPAM体积不同时频谱主频幅值和中心频率随温度的变化。通过实验得到以下结论：在同一明胶溶液凝胶化历程中,以及不同溶液配比明胶凝胶化历程中,转变明胶溶液的浓度,交联剂的量,声速都基本不变。明胶溶液的浓度越大,交联剂戊二醛的量越大,明胶凝胶化所用时间越短,超声波信号频谱主频幅值越小,频谱中心频率的偏移量越大,超声波信号的衰减程度越大,明胶溶液的浓度和交联剂的用量是明胶凝胶化历程中的重要因素,影响了明胶凝胶的质量和性能。检测探头频率对明胶凝胶化历程有影响,中心频率1.25MHz的探头对明胶凝胶化历程不敏感,5.0MHz探头衰减程度较大,2.5MHz检测效果较好。明胶凝胶化历程中,明胶溶液的pH值对凝胶化历程也有影响。明胶溶液的pH值较大时,超声回波信号频谱主频幅值较大,频谱主频偏移量较小,明胶溶液内部分子呈开放线团构象。明胶溶液pH较小时,超声回波信号频谱主频幅值较小,频谱主频偏移量较大,溶液内部分子呈压缩线团构象。当明胶溶液中加入NIPAM溶液形成明胶后,检测明胶凝胶随温度变化可以得到：加入NIPAM溶液的体积越大,凝胶的温敏性相变越强,且这种相变是一种渐进的历程,而随着温度的变化纯明胶凝胶是没有相变性质的。(2)超声波频谱浅析法检测了丙烯酰胺单体在引发剂过硫酸铵溶液和交联剂戊二醛作用下形成凝胶的历程,分别检测了丙烯酰胺溶液浓度不同,戊二醛体积不同,检测探头频率不同时丙烯酰胺凝胶的形成历程。通过实验可以得到：在丙烯酰胺形成凝胶的历程中,丙烯酰胺溶液的浓度越大,交联剂戊二醛的量越大,超声检测探头的中心频率越大,超声回波信号频谱主频幅值越小,凝胶化历程中的主频幅值变化幅度越大,超声回波信号频谱中心频率的偏移量越大,超声波衰减程度越大。关键词：明胶凝胶论文丙烯酰胺凝胶论文中心频率论文偏移量论文功率谱论文

摘要3-5

Abstract5-10

第1章 绪论10-22

1.1 选题背景及探讨作用10

1.2 软物质10-11

1.2.1 软物质的性质11

1.2.2 软物质的运用11

1.3 明胶介绍11-19

1.3.1 明胶的化学组成与结构12-13

1.3.2 明胶的分类及其制备策略13-14

1.3.3 明胶的运用14

1.3.4 明胶凝胶化论述探讨14-16

1.3.5 明胶形成凝胶历程的检测策略16-19

1.4 丙烯酰胺介绍19-20

1.5 本论文的探讨内容20-22

第2章 超声检测凝胶的论述基础22-36

2.1 超声波在胶体中的传播特性22-27

2.1.1 超声波在胶体中的声速及其测量策略22-24

2.1.2 声衰减24-25

2.1.3 声吸收25-26

2.1.4 声散射26-27

2.2 超声检测胶体的现象学论述27-31

2.2.1 物质的替换27-28

2.2.2 压缩比较28

2.2.3 热比较28-30

2.2.4 密度比较30

2.2.5 粒子共振30-31

2.3超声波频谱浅析法31-33

2.3.1 频谱浅析31-32

2.3.2 快速傅里叶变换及其性质32-33

2.4 本章小结33-36

第3章 超声波频谱浅析法检测明胶凝胶的形成历程36-60

3.1 实验原理36-40

3.1.1 频谱中心频率及其偏移量36-38

3.1.2 AR模型功率谱估计38-39

3.1.3 明胶和戊二醛交联原理39-40

3.2 实验材料仪器40-42

3.2.1 实验材料40

3.2.2 实验仪器40-42

3.3 实验部分42-45

3.3.1 溶液的配制42

3.3.2 实验策略42-43

3.3.3 实验历程43-45

3.4 结果和讨论45-58

3.4.1 明胶凝胶化历程不同时刻的微观组织形态45-46

3.4.2 明胶凝胶化历程中的超声声速46-47

3.4.3 明胶凝胶化历程中频谱主频幅值随时间的变化47-53

3.4.4 明胶凝胶化历程中频谱中心频率偏移量随时间的变化53-58

3.5 本章小结58-60

第4章 超声波频谱浅析法检测丙烯酰胺凝胶形成历程60-72

4.1 实验材料61

4.1.1 实验试剂61

4.1.2 溶液的配制61

4.2 实验器材61

4.3 丙烯酰胺水溶液中的聚合原理61-63

4.4 实验历程63-64

4.4.1 超声波检测丙烯酰胺质量不同时丙烯酰胺凝胶化历程63

4.4.2 超声波检测交联剂浓度不同时丙烯酰胺凝胶化历程63

4.4.3 探头频率转变时丙烯酰胺凝胶化历程的超声检测63-64

4.5 结果与讨论64-71

4.5.1 丙烯酰胺成胶历程中频谱主频幅值随时间的变化64-68

4.5.2 丙稀酰胺成胶历程中频谱中心频率偏移量随时间的变化68-71

4.6 本章小结71-72

第5章 总结与展望72-74

5.1 全文总结72-73

5.2 后期展望73-74