水凝膠是一種(zhong)軟、濕(shi)材料由三維(wei)聚合物(wu)網(wǎng)絡(luò)和大量的(de)水組成(cheng)。傳統(tǒng)水凝膠(jiao)由于形成的(de)聚合物網(wǎng)絡(luò)(luo)的不(bu)均勻性和缺(que)乏有效的能量(liang)耗散機制,導(dǎo)(dao)致水(shui)凝膠(jiao)柔軟(ruan)、脆弱、易(yi)碎通常沒(mei)有足夠的(de)機械強度來滿(man)足實際工(gong)業(yè)和生物醫(yī)(yi)學(xué)應(yīng)用的(de)要求。

為了提升(sheng)水凝(ning)膠的機械性(xing)能,將機械(xie)堅固、高長徑比(bi)的納(na)米級填料摻入(ru)聚合物基體(ti)中制備(bei)出了(le)納米(mi)復(fù)合(he)水凝膠,由(you)于其較大的(de)比表面積,可以(yi)提高所得到(dao)的復(fù)(fu)合材(cai)料的力學(xué)(xue)性能、熱穩(wěn)(wen)定性(xing)和潤脹性能(neng)。纖維素納米纖(xian)絲(cellulose nanofibrils,CNF)是一種納米(mi)級微細(xì)纖維,具(ju)有較(jiao)高的(de)機械強度和彈(dan)性模量,可以(yi)在復(fù)合(he)材料中(zhong)形成較(jiao)強的物(wu)理纏結(jié)和(he)網(wǎng)絡(luò)。含有CNF的納(na)米復(fù)合水凝(ning)膠具有較大(da)的溶脹倍率(lv)和較(jiao)高的力學(xué)性能(neng),CNF作為聚合物(wu)水凝(ning)膠網(wǎng)絡(luò)的(de)填料或者補強(qiang)劑,在(zai)網(wǎng)絡(luò)中形(xing)成非共價(jia)鍵可以提高其(qi)力學(xué)強(qiang)度,但CNF與(yu)水凝膠基(ji)體之間的物理(li)相互作(zuo)用較弱,增強(qiang)作用通常較(jiao)小,因(yin)為CNF分子內(nèi)和分(fen)子間(jian)存在較強的氫(qing)鍵作用(yong),它限(xian)制了CNF 的反應(yīng)活(huo)性。因此,引入(ru)CNF提高水(shui)凝膠機械強度(du)的關(guān)鍵是CNF能與(yu)水凝(ning)膠內(nèi)其它聚合(he)物鏈發(fā)生化學(xué)(xue)交聯(lián)產(chǎn)生共(gong)價鍵,從(cong)而使(shi)水凝(ning)膠具備更(geng)強的(de)機械性(xing)能。丙烯酰氯改(gai)性的CNF(ACL-CNF)表(biao)面帶(dai)有較為活潑的(de)丙烯基團(tuan),能與(yu)其它單體(ti)的雙(shuang)鍵進(jin)行接枝(zhi)共聚反應(yīng),與(yu)水凝膠內(nèi)的(de)其它高(gao)分子鏈(lian)之間形成了(le)共價鍵,能(neng)提高復(fù)合水(shui)凝膠(jiao)顆粒(li)的機械(xie)性能。

1、復(fù)合水(shui)凝膠顆粒的機(ji)械強度(du)測定

儀器：上海騰(teng)拔質(zhì)構(gòu)儀(yi)（TBUTA-23/Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)

探頭(tou)：P/36R柱形(xing)探頭

將復(fù)合(he)水凝膠(jiao)顆粒(li)樣品放于柱形(xing)探頭的正下(xia)方，測試(shi)條件如(ru)下：

測試模式：單次(ci)測試(shi)

測試速(su)度：0.05mm/s

觸發(fā)(fa)力：5gf

目標(biāo)模(mo)式：形變(bian) 85%

可以(yi)用于(yu)測定復(fù)合(he)水凝膠(jiao)顆粒樣品(pin)的恢(hui)復(fù)性(xing)、是否破裂(lie)。