水凝膠是一種(zhong)軟、濕(shi)材料由三(san)維聚(ju)合物網(wǎng)絡(luò)(luo)和大量的(de)水組成(cheng)。傳統(tǒng)水(shui)凝膠由于形成(cheng)的聚合物網(wǎng)絡(luò)(luo)的不均勻(yun)性和缺乏(fa)有效(xiao)的能量耗(hao)散機制,導(dǎo)致(zhi)水凝(ning)膠柔軟、脆弱(ruo)、易碎通常(chang)沒有足夠的機(ji)械強度(du)來滿足實際(ji)工業(yè)和生物(wu)醫(yī)學(xué)應(yīng)用的(de)要求。

為了提升水(shui)凝膠的機(ji)械性能,將機械(xie)堅固、高長(zhang)徑比的納米級(ji)填料摻入(ru)聚合物(wu)基體中制(zhi)備出了(le)納米復(fù)合水(shui)凝膠,由于其較(jiao)大的(de)比表面積,可以(yi)提高所得(de)到的復(fù)(fu)合材(cai)料的(de)力學(xué)性能、熱(re)穩(wěn)定性和潤(run)脹性能。纖維(wei)素納(na)米纖絲(cellulose nanofibrils,CNF)是一種(zhong)納米(mi)級微細纖(xian)維,具(ju)有較(jiao)高的(de)機械(xie)強度和彈性模(mo)量,可以在復(fù)(fu)合材料(liao)中形(xing)成較強(qiang)的物理纏結(jié)(jie)和網(wǎng)絡(luò)。含有(you)CNF的納米復(fù)(fu)合水凝膠具有(you)較大的(de)溶脹倍(bei)率和較高(gao)的力(li)學(xué)性能,CNF作(zuo)為聚合(he)物水凝膠(jiao)網(wǎng)絡(luò)的填料或(huo)者補強劑,在網(wǎng)(wang)絡(luò)中形成(cheng)非共價(jia)鍵可以提高(gao)其力學(xué)強度(du),但CNF與水凝膠(jiao)基體之間的物(wu)理相互(hu)作用較弱,增強(qiang)作用通(tong)常較小,因(yin)為CNF分子(zi)內(nèi)和分子間存(cun)在較(jiao)強的氫鍵作(zuo)用,它限制了CNF 的(de)反應(yīng)(ying)活性。因此,引(yin)入CNF提高(gao)水凝膠機械(xie)強度的關(guān)鍵是(shi)CNF能與水(shui)凝膠(jiao)內(nèi)其它(ta)聚合物鏈發(fā)生(sheng)化學(xué)交(jiao)聯(lián)產(chǎn)(chan)生共價鍵,從而(er)使水凝膠(jiao)具備更強的(de)機械性(xing)能。丙(bing)烯酰氯改性的(de)CNF(ACL-CNF)表面帶(dai)有較為活(huo)潑的(de)丙烯基團(tuan),能與其(qi)它單體的雙(shuang)鍵進(jin)行接枝(zhi)共聚反(fan)應(yīng),與水(shui)凝膠內(nèi)的其它(ta)高分子鏈(lian)之間(jian)形成了共價鍵(jian),能提高復(fù)合(he)水凝膠(jiao)顆粒的機械(xie)性能。

1、復(fù)合水凝膠顆(ke)粒的機械強度(du)測定(ding)

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

探頭：P/36R柱形(xing)探頭

將復(fù)合水凝膠(jiao)顆粒樣品(pin)放于柱形探頭(tou)的正下方，測(ce)試條件如(ru)下：

測試模式：單(dan)次測試

測試速度(du)：0.05mm/s

觸發(fā)(fa)力：5gf

目標模(mo)式：形變 85%

可以(yi)用于測定復(fù)合水凝(ning)膠顆粒樣品(pin)的恢復(fù)性、是(shi)否破裂(lie)。