水凝膠是一種(zhong)軟、濕材(cai)料由(you)三維(wei)聚合物網(wǎng)絡和(he)大量的(de)水組成。傳統(tǒng)(tong)水凝膠由于(yu)形成的聚(ju)合物網(wǎng)絡的不(bu)均勻性和缺乏(fa)有效的能量耗(hao)散機制,導致(zhi)水凝膠柔軟(ruan)、脆弱(ruo)、易碎通(tong)常沒有足夠的(de)機械強度來(lai)滿足實際工(gong)業(yè)和生物醫(yī)學(xue)應用的(de)要求。

為了(le)提升水(shui)凝膠的機械(xie)性能,將機械堅(jian)固、高長徑比(bi)的納米級(ji)填料摻入聚(ju)合物基體中(zhong)制備出了納(na)米復合水(shui)凝膠,由于其(qi)較大的比表(biao)面積,可以提(ti)高所得到的復(fu)合材(cai)料的力學性(xing)能、熱穩(wěn)定(ding)性和潤脹(zhang)性能。纖維素(su)納米纖絲(cellulose nanofibrils,CNF)是(shi)一種(zhong)納米級微細(xi)纖維,具有較(jiao)高的機(ji)械強度和彈性(xing)模量,可以在(zai)復合(he)材料中形成較(jiao)強的物理(li)纏結和網(wǎng)絡。含(han)有CNF的納(na)米復合水凝(ning)膠具有(you)較大的溶(rong)脹倍(bei)率和(he)較高的力學(xue)性能,CNF作為(wei)聚合物水凝膠(jiao)網(wǎng)絡的填(tian)料或者補(bu)強劑,在網(wǎng)絡中(zhong)形成非共價鍵(jian)可以(yi)提高其(qi)力學強度(du),但CNF與(yu)水凝膠(jiao)基體(ti)之間的物理(li)相互(hu)作用較弱(ruo),增強作(zuo)用通常(chang)較小,因為CNF分子(zi)內和分子間(jian)存在(zai)較強的(de)氫鍵作用,它限(xian)制了CNF 的(de)反應(ying)活性(xing)。因此,引(yin)入CNF提(ti)高水凝(ning)膠機械強度(du)的關鍵是(shi)CNF能與水凝膠(jiao)內其(qi)它聚合物鏈發(fā)(fa)生化學(xue)交聯(lián)產(chan)生共價鍵(jian),從而使(shi)水凝膠具備(bei)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)其它單(dan)體的雙(shuang)鍵進(jin)行接枝共聚反(fan)應,與(yu)水凝膠內的其(qi)它高分子鏈之(zhi)間形成了共(gong)價鍵,能提(ti)高復合水凝(ning)膠顆粒(li)的機(ji)械性能。

1、復合(he)水凝膠顆(ke)粒的機械強(qiang)度測定

儀器：上(shang)海騰拔質構(gou)儀（TBUTA-23/Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)

探頭：P/36R柱形探頭(tou)

將復(fu)合水凝膠顆粒(li)樣品放于(yu)柱形探頭的(de)正下(xia)方，測(ce)試條件如(ru)下：

測試(shi)模式：單次(ci)測試

測試(shi)速度：0.05mm/s

觸發(fā)力：5gf

目標模式(shi)：形變 85%

可以用于(yu)測定復合水凝膠顆(ke)粒樣品(pin)的恢復性、是否(fou)破裂。