一步法制备高强度自修复聚丙烯酸/聚烯丙基胺聚电解质水凝胶及其性能研究

doi:10.11896/cldb.17120137

材料导报

2019, Vol. 33

Issue (8): 1412-1415 https://doi.org/10.11896/cldb.17120137

高分子与聚合物基复合材料

一步法制备高强度自修复聚丙烯酸/聚烯丙基胺聚电解质水凝胶及其性能研究

兰军¹, 刘乔², 陈重一¹

1 宁波大学材料科学与化学工程学院,宁波 315211
2 宁波工程学院材料与化学工程学院,宁波 315016

One-step Preparation of High-strength and Self-healing Poly (Acrylic Acid)/Poly (Allyl Amine) Hydrogels

LAN Jun¹, LIU Qiao², CHEN Chongyi¹

1 College of Materials Science and Chemical Engineering, Ningbo University, Ningbo 315211
2 School of Materials and Chemical Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315016

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摘要通过一步法自由基聚合制备得到了聚丙烯酸/聚烯丙基胺(PAAc/PAH)水凝胶,并使用拉伸试验机和流变仪对凝胶的力学性质进行表征和研究。研究结果显示:聚丙烯酸的羧酸根和聚烯丙基胺的铵根能形成多重离子键,通过可逆离子键在水凝胶拉伸过程中断裂耗散能量,使得凝胶具有良好的力学强度和韧性,同时又具有快速恢复的性质。凝胶网络中加入抗衡离子(Na⁺、Cl^-)可以有效破坏聚电解质之间的静电相互作用,但是通过透析除去抗衡离子之后凝胶又能回复到初始的力学性质,因此利用盐溶液调控的方式可以有效修复断裂的水凝胶,自修复后的水凝胶仍能保持较高的力学强度和韧性。

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	兰军
	刘乔
	陈重一

关键词: 水凝胶离子键高强度自修复

Abstract: Poly (acrylic acid)/poly (allyl amine) (PAAc/PAH) hydrogels were prepared via one-step free radical polymerization and characterized by mechanical testing and rheometer. The results indicated that multiple ionic bonds including strong and weak interaction were formed between the carboxyl groups of poly (acrylic acid) and the amino groups of poly (allyl amine). The weak ionic interaction breaks to dissipate the energy generated during the hydrogels stretching, consequently, the PAAc/PAH hydrogels exhibit excellent mechanical strength and toughness. The reversible ionic bonding also endows PAAc/PAH hydrogels with quick self-healing ability. The addition of counter-ions weakens the electrostatic interactions between polyelectrolytes to impair the strength of hydrogels, and the hydrogels can be recover to original mechanical properties after removing the counter-ions via dialysis. Therefore the cut hydrogels can be healed effectively by usage of saline and recovered to relatively high mechanical strength and toughness.

Key words: hydrogel ionic bonding high-strength self-healing

出版日期: 2019-04-25 发布日期: 2019-04-28

ZTFLH:

O631

基金资助: 国家自然科学基金(21404062;21604044);宁波市自然科学基金(2017A610056);宁波大学王宽诚幸福基金

作者简介: 兰军,2018年6月毕业于宁波大学,获得工程硕士学位,主要从事聚多肽水凝胶领域的研究。陈重一,宁波大学,副教授。2013年7月毕业于中国科学院化学研究所,高分子化学博士学位。同年加入宁波大学工作至今,主要从事仿生高强度水凝胶和聚多肽材料的制备。Email: chenchongyi@nbu.edu.cn

引用本文:

兰军, 刘乔, 陈重一. 一步法制备高强度自修复聚丙烯酸/聚烯丙基胺聚电解质水凝胶及其性能研究[J]. 材料导报, 2019, 33(8): 1412-1415.
LAN Jun, LIU Qiao, CHEN Chongyi. One-step Preparation of High-strength and Self-healing Poly (Acrylic Acid)/Poly (Allyl Amine) Hydrogels. Materials Reports, 2019, 33(8): 1412-1415.

链接本文:

http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.17120137 或 http://www.mater-rep.com/CN/Y2019/V33/I8/1412

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