水凝膠是一(yi)種軟、濕材料由(you)三維聚合物(wu)網(wǎng)絡(luò)(luo)和大量的水組(zu)成。傳統(tǒng)水凝膠(jiao)由于形成的聚(ju)合物網(wǎng)(wang)絡(luò)的不均勻(yun)性和(he)缺乏有效的能(neng)量耗散機(ji)制,導(dǎo)致水凝(ning)膠柔軟、脆弱、易(yi)碎通常(chang)沒有足(zu)夠的機械強度(du)來滿足實際(ji)工業(yè)和生物醫(yī)(yi)學應(yīng)用(yong)的要求。

為了提升水(shui)凝膠的機械性(xing)能,將機械堅固(gu)、高長徑比(bi)的納米級填料(liao)摻入聚合(he)物基體(ti)中制(zhi)備出了納米復(fù)(fu)合水凝(ning)膠,由(you)于其較大(da)的比表(biao)面積,可(ke)以提高(gao)所得到的復(fù)(fu)合材(cai)料的力(li)學性能、熱穩(wěn)定(ding)性和潤(run)脹性能。纖維(wei)素納米纖(xian)絲(cellulose nanofibrils,CNF)是一(yi)種納米級(ji)微細纖維(wei),具有較(jiao)高的機(ji)械強度和彈(dan)性模(mo)量,可以在復(fù)合(he)材料中形成(cheng)較強的物理(li)纏結(jié)和網(wǎng)(wang)絡(luò)。含有CNF的納米(mi)復(fù)合水凝膠具(ju)有較(jiao)大的溶脹倍(bei)率和較(jiao)高的力學(xue)性能,CNF作為聚合(he)物水凝(ning)膠網(wǎng)絡(luò)的(de)填料或者補強(qiang)劑,在網(wǎng)(wang)絡(luò)中形(xing)成非共(gong)價鍵(jian)可以提(ti)高其力學強(qiang)度,但CNF與水凝(ning)膠基(ji)體之間的物理(li)相互作用較弱(ruo),增強作用通(tong)常較小,因為(wei)CNF分子內(nèi)和分(fen)子間存在較(jiao)強的氫鍵作用(yong),它限制了CNF 的(de)反應(yīng)(ying)活性。因此,引入(ru)CNF提高水凝膠(jiao)機械(xie)強度的關(guān)鍵是(shi)CNF能與水凝膠內(nèi)(nei)其它聚合物(wu)鏈發(fā)生化(hua)學交聯(lián)產(chǎn)(chan)生共價(jia)鍵,從而使水凝(ning)膠具(ju)備更強的機械(xie)性能。丙(bing)烯酰氯(lv)改性的CNF(ACL-CNF)表(biao)面帶有(you)較為活潑的(de)丙烯基團(tuan),能與其(qi)它單體(ti)的雙鍵(jian)進行接枝共(gong)聚反應(yīng),與水(shui)凝膠內(nèi)的(de)其它(ta)高分子鏈之(zhi)間形成了共(gong)價鍵,能(neng)提高復(fù)合水凝(ning)膠顆粒的機(ji)械性能(neng)。

1、復(fù)合水凝(ning)膠顆粒(li)的機械強度(du)測定

儀器：上海騰拔(ba)質(zhì)構(gòu)儀（TBUTA-23/Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)

探頭：P/36R柱形探頭(tou)

將復(fù)合(he)水凝膠顆粒樣(yang)品放于柱(zhu)形探頭的(de)正下方(fang)，測試條件如下(xia)：

測試模(mo)式：單次測試(shi)

測試速度(du)：0.05mm/s

觸發(fā)力：5gf

目標(biao)模式：形變(bian) 85%

可以(yi)用于測定(ding)復(fù)合(he)水凝膠顆粒樣(yang)品的恢(hui)復(fù)性、是否(fou)破裂。