水凝(ning)膠是一種(zhong)軟、濕材料由(you)三維(wei)聚合物網(wǎng)絡(luò)和(he)大量(liang)的水組成。傳統(tǒng)(tong)水凝膠由于(yu)形成的聚(ju)合物(wu)網(wǎng)絡(luò)的(de)不均勻性(xing)和缺乏有效(xiao)的能量耗散(san)機制,導(dǎo)致水(shui)凝膠柔軟、脆弱(ruo)、易碎通(tong)常沒有(you)足夠的機械強(qiang)度來滿足實際(ji)工業(yè)和生物醫(yī)(yi)學(xué)應(yīng)用的要求(qiu)。

為了提升水(shui)凝膠的機械(xie)性能,將機械堅(jian)固、高(gao)長徑比的(de)納米級(ji)填料摻入聚合(he)物基體中(zhong)制備(bei)出了納(na)米復(fù)合水(shui)凝膠,由于(yu)其較大的比表(biao)面積,可以提高(gao)所得到的(de)復(fù)合材料(liao)的力學(xué)(xue)性能、熱(re)穩(wěn)定(ding)性和潤脹(zhang)性能(neng)。纖維素納(na)米纖絲(cellulose nanofibrils,CNF)是(shi)一種納米級微(wei)細纖維(wei),具有(you)較高的機(ji)械強度和彈性(xing)模量,可以(yi)在復(fù)(fu)合材料(liao)中形成較(jiao)強的物理(li)纏結(jié)和網(wǎng)(wang)絡(luò)。含(han)有CNF的納米(mi)復(fù)合水凝膠(jiao)具有較(jiao)大的溶脹倍(bei)率和較高的力(li)學(xué)性(xing)能,CNF作為聚(ju)合物(wu)水凝膠(jiao)網(wǎng)絡(luò)的填(tian)料或(huo)者補強劑,在網(wǎng)(wang)絡(luò)中形(xing)成非共(gong)價鍵可以提(ti)高其力學(xué)強(qiang)度,但(dan)CNF與水凝膠基體(ti)之間的物(wu)理相互作(zuo)用較弱(ruo),增強作用通常(chang)較小,因為CNF分子(zi)內(nèi)和分子間(jian)存在較(jiao)強的氫鍵作(zuo)用,它限(xian)制了CNF 的反應(yīng)活(huo)性。因此(ci),引入CNF提高(gao)水凝膠機械(xie)強度的關(guān)鍵(jian)是CNF能與水凝(ning)膠內(nèi)其它聚(ju)合物鏈發(fā)生(sheng)化學(xué)交(jiao)聯(lián)產(chǎn)生(sheng)共價鍵,從而(er)使水(shui)凝膠具備更(geng)強的(de)機械性能(neng)。丙烯酰氯改(gai)性的(de)CNF(ACL-CNF)表面帶(dai)有較為活(huo)潑的(de)丙烯(xi)基團(tuan),能與其它(ta)單體的雙鍵進(jin)行接枝共聚(ju)反應(yīng)(ying),與水凝膠內(nèi)的(de)其它高(gao)分子(zi)鏈之間形(xing)成了共(gong)價鍵,能(neng)提高復(fù)合水凝(ning)膠顆(ke)粒的機械性(xing)能。

1、復(fù)合水凝膠顆(ke)粒的機械強(qiang)度測定(ding)

儀器：上海騰拔(ba)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(he)水凝膠顆粒(li)樣品放于(yu)柱形(xing)探頭的正下方(fang)，測試條件如下(xia)：

測試模式：單(dan)次測試(shi)

測試(shi)速度：0.05mm/s

觸發(fā)力：5gf

目標模式：形(xing)變 85%

可以用于測定(ding)復(fù)合水(shui)凝膠(jiao)顆粒樣品(pin)的恢復(fù)(fu)性、是否破裂(lie)。