Page 79 - 《精细化工》2022年第7期

第 7 期 张晓静，等: 水溶性 Janus 型 POSS 的制备及对 PAA/PAM 水凝胶性能的影响 ·1365·

的。AS-POSS 表现出较高的热稳定性，失重 5%的 用量的增加，水凝胶中磺酸根基团量也增加，使
温度为 340.0 ℃；失重 50%时的温度高达 486.2 ℃。 AS-POSS 之间产生了较强的排斥力，导致孔径变大；
残余量为 46.8%，主要成分为无机氧化硅。 随着 AS-POSS 用量的增加孔壁由薄逐渐变厚，说明
2.3 AS-POSS/PAA/PAM 水凝胶的 SEM 分析 AS-POSS 用量的增加可以提高水凝胶的交联密度。
图 6 为 AS-POSS/PAA/PAM 水凝胶和 MBA/PAA/ 1% AS-POSS/PAA/PAM 水凝胶的孔径比 MBA/PAA/
PAM 水凝胶的 SEM 图。从图中可以看到典型的水 PAM 水凝胶的孔径小且孔洞分布更加致密均匀，说
凝胶孔洞结构，孔径大小在 0.5~5.0 µm 之间，且分 明 AS-POSS 具有较 MBA 更高 的交联效率。
布较均匀。随着 AS-POSS 用量的增加，AS-POSS/ AS-POSS 的引入提高了水凝胶结构的均匀性和孔隙
PAA/PAM 水凝胶的孔洞直径逐渐变大，孔壁由薄变 率，可以储存更多的水分或者使其他小分子（如药
厚，孔洞结构越来越疏松。这是由于随着 AS-POSS 物分子）通过。

图 6 1% MBA/PAA/PAM（a）、1% AS-POSS/PAA/PAM（b）、5% AS-POSS/PAA/PAM（c）、10% AS-POSS/PAA/PAM（d）、
15% AS-POSS/PAA/PAM（e）和 20% AS-POSS/PAA/PAM（f）水凝胶的 SEM 图
Fig. 6 SEM images of 1% MBA/PAA/PAM (a), 1% AS-POSS/PAA/PAM (b), 5% AS-POSS/PAA/PAM (c), 10% AS-
POSS/PAA/PAM (d), 15% AS-POSS/PAA/ PAM (e) and 20% AS-POSS/PAA/PAM (f) hydrogels

2.4 AS-POSS/PAA/PAM 水凝胶的拉伸和压缩性能 能。AS-POSS/PAA/PAM 水凝胶和对照组 MBA/PAA/
AS-POSS 具有良好的可聚合性和水溶性，将其 PAM 水凝胶的拉伸和压缩性能测试所得数据列于
作为交联剂与水溶性单体 AA 和 AM 共聚，制备了 表 2。通常将拉伸强度大于 0.1 MPa、断裂能大于
2
AS-POSS/PAA/PAM 水凝胶，研究水凝胶的力学性 1 kJ/m 的水凝胶视为具有高韧性的水凝胶 [30] 。

表 2 AS-POSS/PAA/PAM 和 MBA/PAA/PAM 水凝胶的力学性能及溶胀性能数据
Table 2 Mechanical properties and swelling properties of AS-POSS/PAA/PAM and MBA/PAA/PAM hydrogels
拉伸强度/ 断裂伸长 断裂能/ 压缩强度/ 压缩应变/ 屈服应变/ 平衡溶胀 平衡
样品 2 损耗因子
kPa 率/% (kJ/m ) kPa % % 时间/h 溶胀比
1% AS-POSS/PAA/PAM 85 1074 6.58 583 89 330 0.166 500 512.0
5% AS-POSS/PAA/PAM 113 637 5.20 557 82 152 0.057 150 20.4
10% AS-POSS/PAA/PAM 150 362 3.71 528 75 107 0.022 100 9.6
15% AS-POSS/PAA/PAM 179 200 2.47 251 56 77 0.014 50 7.7
20% AS-POSS/PAA/PAM 201 128 1.78 240 52 62 0.010 35 6.4
25% AS-POSS/PAA/PAM 213 77 1.35 220 42 57 0.007 30 4.6
MBA/PAA/PAM 142 517 5.04 540 73 44 0.031 130 6.6

2
由表 2 可以看出，AS-POSS/PAA/PAM 水凝胶 裂能最高 为 6.58 kJ/m ，高于对 照组水凝胶 的
2
的压缩强度最高为 583 kPa，断裂伸长率最高达到 5.04 kJ/m 。随着 AS-POSS 用量的增加，AS-POSS/
1074% ，均大于对 照 组 以 MBA 为交联 剂的 PAA/PAM 水凝胶的拉伸强度逐渐增加而断裂伸长
PAA/PAM 水凝胶。AS-POSS/PAA/PAM 水凝胶的断 率逐渐减小。这是由于随着 AS-POSS 用量的增加，