水凝膠是一(yi)種軟、濕材(cai)料由三維聚(ju)合物(wu)網(wǎng)絡(luò)和大量(liang)的水組成。傳統(tǒng)(tong)水凝膠由于(yu)形成的聚合物(wu)網(wǎng)絡(luò)的不均勻(yun)性和缺乏有效(xiao)的能(neng)量耗散機制,導(dao)致水凝(ning)膠柔軟、脆(cui)弱、易碎通常沒(mei)有足夠的機械(xie)強度(du)來滿(man)足實際工業(yè)和(he)生物醫(yī)學(xue)應用的要求。

為了(le)提升水凝膠的(de)機械(xie)性能,將機(ji)械堅(jian)固、高長徑(jing)比的納米(mi)級填料摻(can)入聚合物基體(ti)中制備(bei)出了納米復(fu)合水凝膠,由于(yu)其較大的(de)比表面積,可以(yi)提高所得到(dao)的復(fu)合材料的力(li)學性能、熱穩(wěn)定(ding)性和(he)潤脹性(xing)能。纖維素納(na)米纖(xian)絲(cellulose nanofibrils,CNF)是一種納(na)米級微細纖(xian)維,具有較高的(de)機械強(qiang)度和彈性模(mo)量,可以在復(fu)合材料中形成(cheng)較強的物理纏(chan)結(jié)和(he)網(wǎng)絡(luò)。含(han)有CNF的納米復(fu)合水凝(ning)膠具有(you)較大的溶脹倍(bei)率和較高的(de)力學性能,CNF作為(wei)聚合物(wu)水凝(ning)膠網(wǎng)絡(luò)的填(tian)料或者補強(qiang)劑,在(zai)網(wǎng)絡(luò)中(zhong)形成非(fei)共價鍵可(ke)以提高(gao)其力學強度,但(dan)CNF與水凝(ning)膠基(ji)體之間的(de)物理相互作(zuo)用較(jiao)弱,增(zeng)強作(zuo)用通(tong)常較小(xiao),因為CNF分子(zi)內(nèi)和分子間(jian)存在較強的(de)氫鍵(jian)作用(yong),它限制了(le)CNF 的反應(ying)活性。因此,引(yin)入CNF提高水凝(ning)膠機械強度的(de)關(guān)鍵是CNF能(neng)與水凝膠內(nèi)(nei)其它聚合(he)物鏈發(fā)生(sheng)化學交聯(lián)(lian)產(chǎn)生(sheng)共價鍵,從(cong)而使水凝膠具(ju)備更強的機(ji)械性能。丙烯酰(xian)氯改性(xing)的CNF(ACL-CNF)表(biao)面帶有(you)較為活潑的(de)丙烯基團,能(neng)與其它(ta)單體的雙鍵(jian)進行接枝共聚(ju)反應,與水凝(ning)膠內(nèi)的(de)其它高(gao)分子鏈(lian)之間形(xing)成了共價(jia)鍵,能提高(gao)復合水(shui)凝膠(jiao)顆粒的機械性(xing)能。

1、復合水(shui)凝膠顆粒(li)的機械強度測(ce)定

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

探頭(tou)：P/36R柱形探(tan)頭

將復(fu)合水(shui)凝膠顆粒樣品(pin)放于柱形探頭(tou)的正下方(fang)，測試條件(jian)如下：

測試模式：單次(ci)測試

測試速度：0.05mm/s

觸發(fā)力(li)：5gf

目標模式：形變(bian) 85%

可以用(yong)于測定(ding)復合水(shui)凝膠顆粒樣(yang)品的(de)恢復性、是(shi)否破裂。