全物理交联导电双网络水凝胶κ-CG-Ca^(2+)/pHEAA的制备及性能研究

以钙离子敏感型多糖κ-卡拉胶(κ-CG)为第一网络、含羟基聚合物聚N-羟乙基丙烯酰胺(pHEAA)为第二网络,采用“加热-冷却-光聚合”方法制备了全物理交联导电双网络水凝胶κ-CG-Ca^(2+)/pHEAA;通过扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计对水凝胶进行了表征,并测试了水凝胶的拉伸性能、自恢复性、导电性和传感性。结果表明:该水凝胶具有较强的拉伸性能(拉伸强度为1042.34 kPa,拉伸应变为17.75 mm/mm)和良好的自恢复性(恢复率为42.54%);由于自由离子的引入,该水凝胶表现出优异的导电性和传感性。这种性能优异的导电双网络水凝胶在人体运动监测、柔性电极和可穿戴电子设备等领域具有广阔的应用前景。

全物理交联水凝胶的制备与性能研究

以过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发体系,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为亲水单体,以甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)为疏水单体,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂,以聚乙烯醇(PVA)和阿拉伯胶(GA)为聚合物基质,采用自由基聚合-冷冻法制备了微晶-疏水缔合-氢键三重物理交联水凝胶。随后,通过浸没FeCl_(3)水溶液的方法,向水凝胶中引入Fe^(3+),与水凝胶中的—COO-形成离子交联,获得了微晶-疏水缔合-氢键-离子全物理交联水凝胶。通过改变SDBS、PVA和Fe^(3+)的量,制备了具有不同SDBS、PVA和Fe^(3+)含量的水凝胶。力学性能测试表明水凝胶的最佳强度、模量、断裂伸长率及断裂能分别可达5.12 MPa、3.53 MPa、2230%及26.96 MJ/m^(3)。通过对水凝胶溶胀性能进行测试,结果表明微晶-疏水缔合-氢键三重交联水凝胶的最高溶胀度可达135.58倍。

全物理交联三重互穿网络水凝胶的制备与性能

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FeCl_(3)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/m^(3),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%。

全物理交联Al^(3+)-CMC/MMT-PAM双网络凝胶的制备及性能

为防治煤自燃,以羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酰胺(PAM)为原料,钠基蒙脱土(Na-MMT)和柠檬酸铝(Alcit)为辅料,引入两种相互作用来构筑双交联网络结构,制备全物理交联Al^(3+)-CMC/MMT-PAM双网络防灭火凝胶。测试了凝胶的胶凝时间、热稳定性、强度、渗透性能以及微观形貌,采用程序升温、热分析(TG-DSC)、红外光谱(FTIR)、比表面积分析等对凝胶的防灭火性能进行研究。结果表明:Al^(3+)-CMC/MMT-PAM双网络凝胶具有良好的热稳定性,MMT的质量分数为3%时,凝胶强度最佳,25号凝胶渗透率最小,为28.14%;经凝胶处理的煤样,其—OH和—CO含量始终低于原煤,C—H含量高于原煤,失重率整体降低,总放热值明显下降,比表面积减小。灭火试验表明,双网络凝胶对煤的自燃有一定抑制作用,加入双网络凝胶后,煤体温度迅速下降且不易复燃。