自愈水凝胶的设计原理及应用

自愈水凝胶是一种在遭到外界破坏损伤后可自行修复其结构和功能的智能水凝胶。在保留传统水凝胶吸水保水性质的基础上,自愈水凝胶仍具有可自修复、安全性高、耐疲劳、使用寿命长等优势。本文综述了近年来基于物理、化学交联和多重作用机理结合型自愈水凝胶及其在可穿戴电子产品、3D打印、生物医药、石油化工领域的部分应用。物理交联包含氢键、疏水相互作用、主客体相互作用等非共价键交联,化学交联包含酰腙键、亚胺键、二硫键等共价键交联,多重作用机理交联是将两种以及两种以上的物理、化学交联同时引入。在上述研究基础上,指出了目前自愈水凝胶存在制备方法烦琐、功能单一、无法响应多重刺激以及缺乏多方位解析自愈合机制等问题。因此,未来自愈水凝胶的研发重点应侧重在多机制、多功能型自愈水凝胶的研发,从多角度、多学科交融探索水凝胶自愈合机制,促进其在多个新兴领域的应用。

联结基团对甜菜碱型双子表面活性剂清洁压裂液性能的影响

甜菜碱型双子表面活性剂因具有低污染、低伤害优势,可作为清洁压裂液应用于油田开采。以芥酸、N,N-二甲基-1,3丙二胺、3-氯-2-羟基丙磺酸钠为原料,分别以六亚甲基二异氰酸酯(简称HDI)、甲苯二异氰酸酯(简称TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(简称IPDI)为联结基团,合成了不同联结基的甜菜碱型双子表面活性剂GAS-22-n(n=IPDI,HDI,TDI),研究了联结基团对其性能的影响。实验结果表明:GAS-22-HDI结构中的柔性基团长碳链易于弯曲,分子间作用力强,受外力影响较小,更易形成胶团,使其具有良好的抗盐性、较低的表面张力和cmc值。而GAS-22-TDI结构中的刚性基团苯环体积较大,胶束聚集形成较粗的蠕虫状聚集体,进一步构成致密的三维网络结构,赋予其良好的耐温耐剪切性、悬砂性和黏性。