Page 86 - 《精细化工》2021年第10期

·2016· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

P(MAA/AMPS)-PVA 溶胀度更多地受氢键影响，表 能，结果如图 7~9 所示。
现为 pH 增加，溶胀度上升。原因是该水凝胶亲水
基团羧基、氨基、磺酸基数量多于硼酸根，氢键数
量远多于硼酸离子/羟基的交联点。
比较图 5 和图 4 溶胀曲线，发现在 pH=7 时，
不含 SB 的水凝胶溶胀度存在差异，原因为图 5 所
示 pH 敏感实验的测试溶液由酸性到碱性，pH 逐步
提高，但水凝胶内部酸碱度可能不与溶液同步变化；
而图 4 的溶胀实验始终在 pH=7 的蒸馏水中进行。
2.6 水凝胶拉伸强度和断裂伸长率
取不同交联剂用量水凝胶（溶胀度为 4）进行
拉伸断裂实验，结果见图 6。可以看出，SB 用量极
大地影响水凝胶的拉伸强度，随着水凝胶体系中 SB
用量从 0.5%增大到 2.5%，对应的水凝胶拉伸强度
分别达 355、470、630 和 668 kPa。

a—剪切速率对黏度影响；b—剪切频率对剪切模量的影响

图 7 水凝胶的流变性
Fig. 7 Rheological properties of hydrogels

图 6 交联剂用量对水凝胶拉伸强度的影响
Fig. 6 Effect of crosslinking agent dosage on tensile strength
of hydrogel

对交联剂 SB 用量为 2.5%、溶胀度分别为 4、6、
8、10 的水凝胶进行断裂伸长率测定，结果见表 2。

表 2 水凝胶的断裂伸长率
Table 2 Elongation at break of hydrogel
溶胀度(g/g)

4 6 8 10 图 8 pH 对水凝胶流变性的影响

断裂伸长率/% 665 736 575 421 Fig. 8 Effect of pH on rheological properties of hydrogels

水凝胶断裂伸长率随着溶胀度的升高呈现先升
后降的趋势，水凝胶最大断裂伸长率可达 736%，说
明水凝胶具有相当的韧性，它是水凝胶黏弹性的具
体表现，证明动态共价键和氢键可以增强水凝胶的机
械性能。但溶胀度过高，会削弱水凝胶的柔顺性和流
动性，反而造成断裂伸长率降低。在溶胀度为 4、SB
用量为 2.5%条件制备的水凝胶兼具强度和黏弹性。水
凝胶流动性差会导致旋转流变仪中所测黏度不稳定，
故选择溶胀度为 8 的水凝胶进行后续流变性测定。

2.7 水凝胶力学及流变性
图 9 SB 用量对水凝胶流变性的影响
选取溶胀度为 8、SB 用量（分别为 0、1%、2.5%） Fig. 9 Effect of SB dosage on rheological properties of
和 pH（5、7、9）不同的水凝胶样品测定其流变性 hydrogels