全物理交联三重互穿网络水凝胶的制备与性能
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国家自然科学基金资助项目(51272165,51672138);四川省科技计划(2019JDRC0029);五粮液集团-宜宾五粮液股份有限公司横向项目(HX2018293);材料腐蚀与防护四川省重点实验室项目(2018CL07);四川轻化工大学创新创业训练计划(S201910622021); 自贡市重点科技计划(2020YGJC13)


Preparation and Properties of Fully Physically Cross-Linked Triple Network Hydrogels
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    摘要:

    为提升水凝胶的综合力学力学性能,设计并研究了一种全物理交联三重互穿网络水凝胶。以自由基乳液聚合法,获得疏水缔合交联的聚丙烯酰胺网络,水凝胶一步成型,依次通过冷冻-融化循环、浸没FeCl3溶液分别形成微晶交联的聚乙烯醇网络及离子交联的海藻酸钠网络。获得P(AM-SMA)/PVA/SA三重互穿网络(HMITN)水凝胶。通过傅里叶变换红外对水凝胶结构进行了表征;通过电子万能试验机对水凝胶的力学性能进行了研究。结果表明,HMITN水凝胶具有良好的强度、韧性、抗疲劳及自恢复性能,强度0.45 MPa,断裂能2.48 MJ/m3,在200%应变下进行5次循环拉伸后仍然保持20.3%的韧性,室温下自恢复260 min后,韧性可恢复66.7%。

    Abstract:

    In order to improve the comprehensive mechanical properties of hydrogels, a fully physically crosslinked triple interpenetrating network hydrogel was designed and studied. One-step free-radical emulsion polymerization method was used to obtain hydrophobically-associated polyacrylamide networks. Freeze-thaw cycles and immersion in FeCl3 solution was conducted successively to form microcrystalline crosslinked polyvinyl alcohol networks and ionic crosslinked sodium alginate networks, respectively. P(AM-SMA)/PVA/SA triple interpenetrating network (HMITN) hydrogels were obtained. The structure of the hydrogels was characterized by Fourier transform infrared (FT-IR). The mechanical properties of the hydrogels were studied by electronic universal testing machine. The results show that HMITN hydrogels have excellent strength, toughness, fatigue resistance and self-recovery performance, the stress and fracture energy can reach 0.45 MPa and 2.48 MJ/m3, respectively. After 5 cycles of stretching at 200% strain, the dissipated energy of the hydrogel can maintain 20.3% with respect to the first cycle. The hydrogel could recover to 66.7% of its initial toughness after resting for 260 min.

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引用本文

附怡清, 杨 婷, 杨倩玉, 赵星宇, 王 红, 张雪梅, 邹智挥, 白兰涵, 金 洋, 周星宇, 许雨倩, 李先玉, 周 怡, 高 晨.全物理交联三重互穿网络水凝胶的制备与性能[J].高分子材料科学与工程,2021,37(3):157-167.

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  • 在线发布日期: 2021-06-08
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