Page 88 - 《精细化工》2021年第10期

·2018· 精细化工 FINE CHEMICALS
表 3 水凝胶修复效率
Table 3 Self-healing efficiency of the hydrogels
样品 拉伸强度/kPa 修复强度/kPa
1#（24 h） 725 326
2#（48 h） 686 432
3#（72 h） 714 578
由此可见，水凝胶在溶胀度 4、SB 用量 2.5%
时自修复性能突出。
2.9 可注射及 3D 打印性能
动态共价键交联的水凝胶具有剪切稀释性的特
征，即水凝胶的表观黏度随着剪切速率增加而降低。
在剪切作用下，水凝胶内部交联暂时断裂，黏度降
低，流动性增强，表现出可注射性能。本文通过水
凝胶针管挤压实验验证水凝胶的可注射性。溶胀度
为 4, SB 含量为 2.5%的水凝胶具良好的黏弹性和强
度，但流动性差，注射困难，故选用溶胀度高，SB
含量较低的水凝胶作针管挤压实验。配制溶胀度为
8、SB 含量为 1%的水凝胶，并以亚甲基蓝染色。将
配好的水凝胶装填入注射器中（注射器的针头型号
为 7 号，内径 0.7 mm），推动注射器活塞将水凝胶
通过针头挤压而出，在 A4 纸上打出立体“3D”图
案（图 12），所得数字、字母线条完整，形状规则，
可以长时间保持稳定。结果表明，水凝胶具有良好
的剪切稀释性和可注射性，这些性质都提示该水凝
胶可用作 3D 打印的“墨水”。
图 12 水凝胶的流动性实验
Fig. 12 Fluidity test of the hydrogel
3 结论
（1）水凝胶实现了 P(MAA/AMPS)和 PVA 的互
穿缠结，硼酸根交联赋予了水凝胶三维立体网络结
构。
（2）水凝胶 P(MAA/AMPS)-PVA 具有 pH 敏感
性，亲水基团的氢键使水凝胶体积发生胀缩，硼酸
根交联对水凝胶体积胀缩有一定的抑制作用。
（3）动态交联机制赋予水凝胶显著的剪切稀释
及可注射性，表明该水凝胶可以作为 3D 打印的“墨
水”，具备作为 3D 打印材料的潜质。
第 38 卷
（4）基于互穿网络、氢键和硼酸根交联的策略
改善水凝胶机械性能，提高了水凝胶的力学强度和
修复效率/% 韧性。水凝胶在溶胀度为 4、SB 含量为 2.5%时自修
45
63 复性能突出，最大拉伸强度为 668 kPa，最大断裂伸
81 长率可达 665%，修复效率达 81%。
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