水凝膠是一(yi)種軟、濕材(cai)料由三維聚合(he)物網(wǎng)絡(luò)和(he)大量(liang)的水組(zu)成。傳統(tǒng)水(shui)凝膠由于(yu)形成的(de)聚合物網(wǎng)(wang)絡(luò)的不均勻(yun)性和(he)缺乏(fa)有效的(de)能量耗散機制(zhi),導(dǎo)致水凝(ning)膠柔軟、脆(cui)弱、易碎(sui)通常沒有足(zu)夠的機(ji)械強度來滿(man)足實際工業(yè)和(he)生物醫(yī)(yi)學(xué)應(yīng)(ying)用的(de)要求。

為了提升(sheng)水凝(ning)膠的機械(xie)性能,將機械堅(jian)固、高(gao)長徑比的納(na)米級(ji)填料(liao)摻入(ru)聚合物基體中(zhong)制備出了納(na)米復(fù)(fu)合水凝膠(jiao),由于其較大的(de)比表(biao)面積,可以(yi)提高所得到的(de)復(fù)合(he)材料的力學(xué)性(xing)能、熱穩(wěn)(wen)定性和潤脹(zhang)性能(neng)。纖維素納米纖(xian)絲(cellulose nanofibrils,CNF)是一種納米(mi)級微細纖維,具(ju)有較高的機(ji)械強度和(he)彈性模(mo)量,可(ke)以在復(fù)合(he)材料中形成(cheng)較強(qiang)的物理纏結(jié)(jie)和網(wǎng)絡(luò)。含有CNF的(de)納米復(fù)合水凝(ning)膠具有(you)較大(da)的溶脹倍(bei)率和較(jiao)高的力學(xué)(xue)性能,CNF作為聚(ju)合物水凝膠(jiao)網(wǎng)絡(luò)的填料或(huo)者補強劑(ji),在網(wǎng)絡(luò)中(zhong)形成非共價鍵(jian)可以提高其(qi)力學(xué)強度(du),但CNF與水凝膠(jiao)基體之間的(de)物理相互作用(yong)較弱,增強(qiang)作用通(tong)常較小,因為(wei)CNF分子內(nèi)(nei)和分子間(jian)存在較強的氫(qing)鍵作用,它(ta)限制了CNF 的(de)反應(yīng)(ying)活性。因此,引入(ru)CNF提高水凝(ning)膠機械強度的(de)關(guān)鍵(jian)是CNF能與水凝膠(jiao)內(nèi)其它聚(ju)合物鏈(lian)發(fā)生化學(xué)交(jiao)聯(lián)產(chǎn)生共價鍵(jian),從而使水(shui)凝膠具備更強(qiang)的機(ji)械性(xing)能。丙烯酰(xian)氯改性(xing)的CNF(ACL-CNF)表面帶(dai)有較為活潑(po)的丙烯基團(tuan),能與其(qi)它單體的雙鍵(jian)進行(xing)接枝共聚反應(yīng)(ying),與水凝膠內(nèi)的(de)其它高分子鏈(lian)之間形成(cheng)了共價鍵(jian),能提高復(fù)合(he)水凝(ning)膠顆粒的機(ji)械性能。

1、復(fù)合水(shui)凝膠(jiao)顆粒(li)的機械強度(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：P/36R柱(zhu)形探(tan)頭

將復(fù)合水(shui)凝膠(jiao)顆粒樣品放于(yu)柱形探(tan)頭的(de)正下方，測試(shi)條件如下(xia)：

測試模式(shi)：單次測(ce)試

測試速(su)度：0.05mm/s

觸發(fā)力：5gf

目標模式(shi)：形變 85%

可以用(yong)于測(ce)定復(fù)合水凝膠顆(ke)粒樣(yang)品的(de)恢復(fù)性、是否破(po)裂。