水凝膠是一種(zhong)軟、濕材(cai)料由三維聚(ju)合物網(wǎng)絡(luò)和(he)大量的(de)水組成。傳(chuan)統(tǒng)水(shui)凝膠由于形成(cheng)的聚(ju)合物網(wǎng)絡(luò)(luo)的不均勻性和(he)缺乏有效的(de)能量耗散機制(zhi),導致水凝膠柔(rou)軟、脆弱、易碎(sui)通常沒(mei)有足夠的(de)機械強度(du)來滿足(zu)實際工(gong)業(yè)和生物醫(yī)(yi)學應(yīng)用(yong)的要求。

為了提(ti)升水凝膠(jiao)的機械性能,將(jiang)機械堅(jian)固、高長(zhang)徑比(bi)的納米級填料(liao)摻入聚合物(wu)基體中制備(bei)出了納米復合(he)水凝膠(jiao),由于(yu)其較大的比(bi)表面積(ji),可以(yi)提高所得到的(de)復合材料的力(li)學性(xing)能、熱穩(wěn)(wen)定性(xing)和潤脹性能(neng)。纖維素納米纖(xian)絲(cellulose nanofibrils,CNF)是一種(zhong)納米級微細纖(xian)維,具有(you)較高(gao)的機械強度和(he)彈性模量,可以(yi)在復合材(cai)料中形成較強(qiang)的物理纏結(jié)(jie)和網(wǎng)絡(luò)。含(han)有CNF的納米復(fu)合水凝膠(jiao)具有較大的(de)溶脹倍(bei)率和(he)較高的力學(xue)性能,CNF作(zuo)為聚合物水(shui)凝膠網(wǎng)絡(luò)(luo)的填料(liao)或者補強劑,在(zai)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)形成非(fei)共價鍵可以提(ti)高其力學(xue)強度,但CNF與水凝(ning)膠基體之(zhi)間的物(wu)理相互作用較(jiao)弱,增強(qiang)作用通(tong)常較(jiao)小,因為CNF分(fen)子內(nèi)和分子間(jian)存在較強(qiang)的氫鍵作(zuo)用,它限(xian)制了CNF 的(de)反應(yīng)(ying)活性(xing)。因此,引入(ru)CNF提高水(shui)凝膠(jiao)機械(xie)強度的關(guān)鍵(jian)是CNF能與水凝膠(jiao)內(nèi)其它聚(ju)合物鏈發(fā)(fa)生化(hua)學交聯(lián)產(chǎn)(chan)生共價鍵,從而(er)使水凝膠具(ju)備更強的機械(xie)性能。丙(bing)烯酰氯改性(xing)的CNF(ACL-CNF)表面帶(dai)有較(jiao)為活潑的丙(bing)烯基團,能與(yu)其它(ta)單體(ti)的雙鍵進行接(jie)枝共聚(ju)反應(yīng),與水凝(ning)膠內(nèi)的其它(ta)高分子(zi)鏈之(zhi)間形成了(le)共價(jia)鍵,能提高復合(he)水凝膠(jiao)顆粒的機(ji)械性能。

1、復合水凝(ning)膠顆粒的(de)機械強度(du)測定

儀器：上海(hai)騰拔(ba)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(shui)凝膠顆粒(li)樣品放于(yu)柱形探頭的(de)正下方(fang)，測試(shi)條件如(ru)下：

測試模式：單次(ci)測試

測試速(su)度：0.05mm/s

觸發(fā)力：5gf

目標模式：形變(bian) 85%

可以用(yong)于測定復合水(shui)凝膠顆粒樣(yang)品的恢復性(xing)、是否破(po)裂。