Page 80 - 《精细化工》2022年第3期

·502· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

增强后减弱的趋势。当 ZnO NPs 添加量为 3%时黏附 其溶胀率呈现先增大后缓慢减小的趋势；当 ZnO
性最高，达到 10.88 g·s；当 ZnO NPs 添加量继续增大 NPs 添加量为 3%时呈现出最高的溶胀率，可达到
时，ZnO NPs 发生团聚而在体系中出现内摩擦，从而 79.19%，较未加入 ZnO NPs 时提高了近 1 倍；继续
降低水凝胶与基底的黏附性。ZnO NPs 虽然可以赋予 添加 ZnO NPs，溶胀率缓慢下降，这可能是由于过
纳米复合水凝胶优异的抗菌性能，但过量反而降低水 量的 ZnO NPs 未与酪蛋白结合，堆积在水凝胶孔壁
凝胶的黏附性。此外，通过调节 ZnO NPs 添加量还可 表面，降低了其亲水表面占比。ZnO NPs 的加入使
以对纳米复合水凝胶上的黏附性进行调节，实现可调。 水凝胶的吸水能力显著改善，这主要是因为纳米粒
子提高了水凝胶内部的交联程度，增加了孔状结构，
使三维的网络结构可以为溶液的吸收和容纳提供更充
足的空间 [26,36] ；此外，ZnO NPs 的加入还会导致水
凝胶内部的网络结构渗透压发生改变，对水分子进
入水凝胶内部提供促进作用 [37-38] ，进而提高水凝胶
的溶胀率。
2.5 力学行能
2.5.1 动态流变性能
水凝胶的动态流变性能是表征水凝胶内部结构
的一种重要方法。图 9 是 ZnO NPs 添加量为 3%的酪
蛋白/ZnO 纳米复合水凝胶的动态流变性能曲线。

图 7 纳米复合水凝胶对不同基材的黏附（a）及不同添加
量 ZnO NPs 的纳米复合水凝胶的黏附性能（b）
Fig. 7 Adhesion of nanocomposite hydrogel to different
substrates (a) and adhesion property of nanocomposite
hydrogels with different ZnO NPs additions (b)

2.4 溶胀性能 图 9 酪蛋白/ZnO 纳米复合水凝胶的动态流变性
Fig. 9 Dynamic rheological property of CA/ZnO nanocomposite
溶胀率是衡量水凝胶吸水性能的重要依据。图 hydrogel
8 为 ZnO NPs 添加量对纳米复合水凝胶溶胀性能的
影响。 由图 9 可以看出，在整个角频率范围内，水凝

胶的 G′始终大于 G″，并且 G′不依赖于角频率变化，
这表示水凝胶的弹性响应强于其黏性响应 [39] ，水凝
胶显示出弹性体行为，属于黏弹性固体，具有较完
整稳定的网络结构和机械稳定性 [40] 。
2.5.2 单轴拉伸性能
无机纳米粒子可以改善基材的力学性能。图 10
为 ZnO NPs 添加量为 3%的酪蛋白/ZnO 纳米复合水
凝胶的拉伸性能。
由图 10 可知，对纳米复合水凝胶施加一定力进
[41]
行拉伸，可以使其延长至原长的 2 倍。结合文献
图 8 不同添加量 ZnO NPs 的纳米复合水凝胶的溶胀性能 可知，ZnO NPs 具有相对较高的模量，常被作为一
Fig. 8 Swelling properties of nanocomposite hydrogels
with different ZnO NPs additions 种机械增强剂引入聚合物基体中，因此在体系中引
入 ZnO NPs 后，纳米复合水凝胶的抗张强度显著增
由图 8 可以看出，随着 ZnO NPs 添加量的增加， 强，从未加 入 ZnO NPs 的 614.93 kPa 升高 到