水凝膠是(shi)一種軟、濕材(cai)料由(you)三維聚合(he)物網(wǎng)(wang)絡(luò)和大量(liang)的水組成。傳統(tǒng)(tong)水凝膠(jiao)由于形成(cheng)的聚(ju)合物(wu)網(wǎng)絡(luò)(luo)的不(bu)均勻性和缺(que)乏有效的(de)能量耗散機(jī)制(zhi),導(dǎo)致水凝(ning)膠柔(rou)軟、脆弱、易碎(sui)通常(chang)沒有足(zu)夠的(de)機(jī)械強(qiáng)度來(lai)滿足(zu)實(shí)際(ji)工業(yè)(ye)和生物醫(yī)(yi)學(xué)應(yīng)用的要求(qiu)。

為了(le)提升(sheng)水凝膠的機(jī)械(xie)性能,將機(jī)(ji)械堅(jiān)固、高長(zhang)徑比的(de)納米級填料摻(can)入聚合(he)物基體中制備(bei)出了納米復(fù)(fu)合水凝膠,由于(yu)其較大的比(bi)表面積,可以(yi)提高(gao)所得到(dao)的復(fù)合材料(liao)的力學(xué)性能、熱(re)穩(wěn)定(ding)性和潤脹性能(neng)。纖維素納米(mi)纖絲(si)(cellulose nanofibrils,CNF)是一種納(na)米級微(wei)細(xì)纖維(wei),具有(you)較高的(de)機(jī)械強(qiáng)度和彈(dan)性模量,可(ke)以在復(fù)(fu)合材料(liao)中形成較(jiao)強(qiáng)的物理纏結(jié)(jie)和網(wǎng)絡(luò)。含有CNF的(de)納米復(fù)合(he)水凝膠具(ju)有較大的溶脹(zhang)倍率和較(jiao)高的力學(xué)性能(neng),CNF作為聚合物水(shui)凝膠(jiao)網(wǎng)絡(luò)的填料(liao)或者補(bǔ)(bu)強(qiáng)劑,在網(wǎng)(wang)絡(luò)中(zhong)形成(cheng)非共價(jià)鍵可(ke)以提高(gao)其力學(xué)強(qiáng)度,但(dan)CNF與水凝膠基體(ti)之間的物理相(xiang)互作(zuo)用較弱,增強(qiáng)作(zuo)用通常較小,因(yin)為CNF分子(zi)內(nèi)和(he)分子間存(cun)在較(jiao)強(qiáng)的(de)氫鍵(jian)作用,它限制(zhi)了CNF 的反應(yīng)活性(xing)。因此,引(yin)入CNF提(ti)高水凝膠機(jī)(ji)械強(qiáng)度的關(guān)(guan)鍵是CNF能與水凝(ning)膠內(nèi)其(qi)它聚合(he)物鏈發(fā)(fa)生化學(xué)(xue)交聯(lián)產(chǎn)(chan)生共(gong)價(jià)鍵,從而(er)使水凝膠(jiao)具備(bei)更強(qiáng)的機(jī)械(xie)性能。丙烯酰氯(lv)改性的CNF(ACL-CNF)表面帶(dai)有較為活潑的(de)丙烯基團(tuán),能與(yu)其它單(dan)體的雙鍵(jian)進(jìn)行接枝(zhi)共聚反(fan)應(yīng),與水凝(ning)膠內(nèi)的(de)其它高分(fen)子鏈之間形成(cheng)了共價(jià)(jia)鍵,能提高(gao)復(fù)合(he)水凝膠顆(ke)粒的機(jī)(ji)械性(xing)能。

1、復(fù)合水凝(ning)膠顆粒的機(jī)械(xie)強(qiáng)度測(ce)定

儀器：上(shang)海騰拔質(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(yang)品放于(yu)柱形探(tan)頭的正(zheng)下方，測試條件(jian)如下：

測試模式(shi)：單次測(ce)試

測試速度：0.05mm/s

觸發(fā)(fa)力：5gf

目標(biāo)模式：形變(bian) 85%

可以(yi)用于測(ce)定復(fù)合(he)水凝膠顆粒(li)樣品(pin)的恢復(fù)性(xing)、是否破裂。