水凝膠是(shi)一種軟、濕材(cai)料由三(san)維聚合物(wu)網(wǎng)絡(luò)和大量(liang)的水組成(cheng)。傳統(tǒng)水凝(ning)膠由于形(xing)成的聚(ju)合物網(wǎng)絡(luò)的不(bu)均勻性(xing)和缺(que)乏有(you)效的能量耗散(san)機(jī)制,導(dǎo)(dao)致水(shui)凝膠柔(rou)軟、脆弱、易碎通(tong)常沒有足(zu)夠的(de)機(jī)械強(qiáng)度(du)來滿(man)足實(shí)際(ji)工業(yè)(ye)和生物(wu)醫(yī)學(xué)應(yīng)(ying)用的要求(qiu)。

為了提(ti)升水凝膠(jiao)的機(jī)械性能,將(jiang)機(jī)械堅(jiān)固、高長(zhang)徑比(bi)的納米級(jí)填(tian)料摻入聚(ju)合物(wu)基體中(zhong)制備出了納米(mi)復(fù)合(he)水凝膠,由于其(qi)較大的比(bi)表面積,可(ke)以提高所得(de)到的復(fù)合材(cai)料的(de)力學(xué)性能、熱(re)穩(wěn)定性和潤(run)脹性能。纖(xian)維素納米纖絲(si)(cellulose nanofibrils,CNF)是一種(zhong)納米級(jí)微(wei)細(xì)纖維(wei),具有較高(gao)的機(jī)械強(qiáng)(qiang)度和(he)彈性模量,可以(yi)在復(fù)合材料(liao)中形成較強(qiáng)的(de)物理纏結(jié)和網(wǎng)(wang)絡(luò)。含(han)有CNF的納米復(fù)(fu)合水凝(ning)膠具有較(jiao)大的溶脹倍率(lv)和較高的力學(xué)(xue)性能(neng),CNF作為(wei)聚合物水凝(ning)膠網(wǎng)(wang)絡(luò)的填料(liao)或者補(bǔ)(bu)強(qiáng)劑,在網(wǎng)絡(luò)中(zhong)形成(cheng)非共價(jià)鍵(jian)可以提(ti)高其力(li)學(xué)強(qiáng)度,但CNF與(yu)水凝(ning)膠基(ji)體之間的物理(li)相互(hu)作用較弱(ruo),增強(qiáng)作(zuo)用通常(chang)較小,因?yàn)镃NF分子(zi)內(nèi)和分子(zi)間存在較(jiao)強(qiáng)的氫鍵作用(yong),它限(xian)制了CNF 的反應(yīng)活(huo)性。因此,引(yin)入CNF提(ti)高水凝膠機(jī)械(xie)強(qiáng)度的關(guān)(guan)鍵是CNF能與水凝(ning)膠內(nèi)(nei)其它聚合物鏈(lian)發(fā)生化學(xué)交聯(lián)(lian)產(chǎn)生共價(jià)(jia)鍵,從而使水(shui)凝膠(jiao)具備更強(qiáng)的(de)機(jī)械性能。丙(bing)烯酰氯改性的(de)CNF(ACL-CNF)表面帶有較為(wei)活潑的丙(bing)烯基(ji)團(tuán),能(neng)與其它(ta)單體的雙鍵(jian)進(jìn)行接枝(zhi)共聚(ju)反應(yīng),與水(shui)凝膠內(nèi)的其它(ta)高分子鏈(lian)之間形(xing)成了共價(jià)鍵,能(neng)提高復(fù)合水凝(ning)膠顆粒的(de)機(jī)械性能。

1、復(fù)合水凝(ning)膠顆粒的(de)機(jī)械強(qiáng)度測定(ding)

儀器：上海騰拔(ba)質(zhì)構(gòu)儀（TBUTA-23/Universal TA/Rapid TA+/Rapid TA)

探頭(tou)：P/36R柱形探頭(tou)

將復(fù)(fu)合水凝膠顆粒(li)樣品放于(yu)柱形(xing)探頭的正下方(fang)，測試條(tiao)件如下：

測試模(mo)式：單次測試

測試速度：0.05mm/s

觸發(fā)力：5gf

目標(biāo)模(mo)式：形變 85%

可以(yi)用于測定復(fù)合(he)水凝膠顆(ke)粒樣品的恢(hui)復(fù)性、是否(fou)破裂(lie)。