Page 78 - 《精细化工》2022年第3期

·500· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

原本不均匀的网络结构更加规整 [26] 。

图 3 不同 ZnO NPs 添加量下纳米复合水凝胶外观图
Fig. 3 Appearance of nanocomposite hydrogels with different
ZnO NPs additions

表 1 ZnO NPs 添加量对纳米复合水凝胶性能的影响
Table 1 Effect of ZnO NPs addition on properties of
nanocomposite hydrogels
ZnO NPs
添加量/% 外观 手感
0 淡黄色，透明 柔软，有一定黏性（++++）

1 淡黄色，透明 柔软，有一定黏性（+++） 图 4 不同 ZnO NPs 添加量下纳米复合水凝胶的 SEM 图
2 淡黄色，透明 柔软，有一定黏性（++） Fig. 4 SEM images of nanocomposite hydrogels with different
3 淡黄色，有一定遮盖性（+） 较硬，有一定黏性（+） ZnO NPs additions

4 乳白色，有一定遮盖性（++） 较硬，黏性较差
ZnO NPs 添加量为 5%的纳米复合水凝胶的
5 乳白色，有一定遮盖性（+++） 较硬，基本无黏性
EDS 图见图 5。
注：“+”代表程度，数量越多，表示该项指标效果越强。

水凝胶是一种可吸收和储存大量水分的亲水性
三维网络聚合物，其内部的网络及其孔道结构对其
力学与溶胀等性能至关重要。为探究 ZnO NPs 添加
量对水凝胶微观结构的影响规律，分别对不同 ZnO
NPs 添加量的纳米复合水凝胶的断面进行 SEM 图像
采集，结果如图 4 所示。
由图 4 可以看出，水凝胶均呈现出均匀且致密
的三维网络结构，孔径分布在 10~50 μm，且表面呈
现出粗糙的孔道结构。与未加入 ZnO NPs 的水凝胶
对比发现：酪蛋白纳米复合水凝胶内部结构发生变
化，ZnO NPs 的加入使得水凝胶内部形成了较为均
匀分散且相互贯穿的孔道；且随着 ZnO NPs 添加量
a—纳米复合水凝胶原始 SEM 图；b—样品中 C、N、O、Zn 元
从 0 增加至 5%，孔壁变薄，孔道更加均匀完整，呈
素质量分数；c—C、N、O、Zn 元素分布；d—Zn 元素分布
现出更加致密的三维网络结构；平均孔径分别为
注：深蓝色为 C，浅蓝色为 N，绿色为 O，红色为 Zn
（18.3±4.0）、（20.8±4.4）、（20.9±4.8）、（21.2±4.5）、
图 5 纳米复合水凝胶的 EDS 图
（22.4±5.9）、（20.8±5.0） μm。造成以上现象可能 Fig. 5 EDS images of nanocomposite hydrogels
是由于 ZnO NPs 在水凝胶内起到了交联点的作用，
其表面的—OH 会与酪蛋白表面的—COOH 和— 结合 EDS 结果（图 5）可知，在 ZnO NPs 添加
NH 2 发生缔合，而部分表面带负电的 ZnO 与酪蛋白 量为 5%的酪蛋白/ZnO 纳米复合水凝胶中，Zn 元素
表面的正电荷（酸性条件）相互吸引，发生静电作 均匀地分布于水凝胶网络中，且显示其占比为 23%
用。因此，ZnO NPs 的引入增加了水凝胶内部的交 （在水凝胶该区域的元素分析中，Zn 元素占 C、N、
联密度，且对网络结构起到了一定的支撑作用，使 O、Zn 多种元素总质量的 23%），这与 ZnO NPs 的