水凝膠是一種(zhong)軟、濕材(cai)料由三維(wei)聚合物網(wǎng)(wang)絡和大量(liang)的水組(zu)成。傳(chuan)統(tǒng)水(shui)凝膠(jiao)由于形成(cheng)的聚(ju)合物網(wǎng)絡的(de)不均勻性和缺(que)乏有效的能量(liang)耗散機制,導(dao)致水凝(ning)膠柔(rou)軟、脆(cui)弱、易碎通(tong)常沒有足夠(gou)的機械(xie)強度來滿足實(shi)際工業(yè)(ye)和生物醫(yī)學(xue)應用的(de)要求(qiu)。

為了(le)提升水凝(ning)膠的機械性能(neng),將機(ji)械堅(jian)固、高長徑比的(de)納米(mi)級填料(liao)摻入聚合(he)物基(ji)體中制備出(chu)了納米復合(he)水凝膠,由于(yu)其較大的(de)比表(biao)面積(ji),可以提(ti)高所得到的復(fu)合材料的力(li)學性(xing)能、熱穩(wěn)定性(xing)和潤脹性(xing)能。纖維素(su)納米纖絲(si)(cellulose nanofibrils,CNF)是一種納米(mi)級微細(xi)纖維,具(ju)有較高的(de)機械強度和(he)彈性模(mo)量,可(ke)以在復合(he)材料中形(xing)成較強(qiang)的物理纏結(jié)(jie)和網(wǎng)絡。含有CNF的(de)納米復合(he)水凝膠具(ju)有較大的(de)溶脹倍率和(he)較高的力學性(xing)能,CNF作為聚合物(wu)水凝膠(jiao)網(wǎng)絡的填料(liao)或者(zhe)補強劑,在(zai)網(wǎng)絡中(zhong)形成(cheng)非共(gong)價鍵可(ke)以提高其(qi)力學強(qiang)度,但CNF與(yu)水凝膠基體(ti)之間(jian)的物理相(xiang)互作用(yong)較弱,增強(qiang)作用(yong)通常較(jiao)小,因為CNF分(fen)子內(nèi)和分(fen)子間存在較(jiao)強的氫鍵作用(yong),它限制了(le)CNF 的反應活性(xing)。因此(ci),引入CNF提高水(shui)凝膠機械強度(du)的關(guān)(guan)鍵是CNF能與水凝(ning)膠內(nèi)其它(ta)聚合物鏈發(fā)生(sheng)化學(xue)交聯(lián)產(chǎn)生(sheng)共價鍵,從而使(shi)水凝膠具備(bei)更強的機械(xie)性能。丙烯酰(xian)氯改性的(de)CNF(ACL-CNF)表面帶有(you)較為活潑的丙(bing)烯基團,能(neng)與其(qi)它單體的雙(shuang)鍵進行接枝(zhi)共聚(ju)反應(ying),與水凝(ning)膠內(nèi)的其(qi)它高分子鏈之(zhi)間形成(cheng)了共價鍵(jian),能提高復(fu)合水凝膠顆(ke)粒的機械性(xing)能。

1、復合水凝膠(jiao)顆粒的(de)機械強度(du)測定(ding)

儀器：上海(hai)騰拔質(zhì)構(gòu)儀（TBUTA-23/Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)

探頭：P/36R柱形探(tan)頭

將復合水凝膠(jiao)顆粒(li)樣品放于柱形(xing)探頭的正下(xia)方，測試條件(jian)如下：

測試模式：單(dan)次測(ce)試

測試速度：0.05mm/s

觸發(fā)力：5gf

目標(biao)模式：形變(bian) 85%

可以(yi)用于測定復合(he)水凝膠顆(ke)粒樣品的(de)恢復性、是否(fou)破裂。