Page 124 - 《精细化工）》2023年第10期

·2202· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

1.3 结构表征与性能测试 以下。因此，HGX 在初始态表现为低黏溶液。凝胶
FTIR 测试：采用溴化钾压片法对样品进行 FTIR 化后 HGX 的黏度随着剪切速率的增加而降低，表现
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测试，波数范围：4000~400 cm 。黏度测试：采用 出剪切变稀的特性，G′在 0.1~100 rad/s 范围均高于
旋转流变仪旋转模式测试，温度为 85 ℃，剪切速 G"，且最大可达 847 Pa，表现为高弹凝胶态。降解
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率为 10 s 。模量测试：采用旋转流变仪振荡模式测 后 HGX 的黏度和模量与初始状态相似，黏度约为
试，测试温度为 85 ℃，应变为 100%，频率为 1 Hz。 25.9 mPa·s，G"始终大于 G′，表现出典型的低黏流
GPC 测试：柱温 35 ℃，流速 1 mL/min，洗脱液为 体行为。这 进一步证明 了 HGX 在 85 ℃下 的
DMF。SEM 测试：工作电压 10 kV。TG 测试：氮 sol-gel-sol 转变。

气流速 20 mL/min，升温速率 15 ℃/min，升温范围
为 30~600 ℃。

2 结果与讨论

2.1 HGX 体系恒温状态下 sol-gel-sol 转变
85 ℃下样品宏观外观随时间的变化见图 1。

图 1 85 ℃下样品宏观外观随时间的变化照片
Fig. 1 Photos of changes in the macroscopic appearance of
samples over time at 85 ℃

如图 1 所示，由 w(PHEMA)=12%、w(GX)=20%

和 w(DMF)=68%构成的 HGX 在室温下为低黏度流 图 2 85 ℃下 HGX 3 种状态的剪切速率扫描（a）和频
体，具有较好的流动性。在 85 ℃静置 45 min 后， 率扫描（b）
转变为凝胶强度等级为 I 的无色透明聚合物凝胶； Fig. 2 Shear rate scan (a) and frequency scan (b) of three
继续在 85 ℃静置，凝胶强度开始下降，颜色开始 states of HGX at 85 ℃

向黑色转变；26 h 后彻底转变为黑色低黏溶液。相 2.2 GX 质量分数对 sol-gel-sol 转变的影响
较于初始状态，降解后体系黏度略有增加。作为对比， 为探明交联剂 GX 质量分数对 HGX 凝胶化时
单独GX和PHEMA的 DMF 溶液在 85 ℃静置 45 min 间、凝胶强度和降解时间的影响，按照表 2 所列组
后黏度无任何明显变化，依然保持无色低黏；继续 成配制了 4 个 HGX 样品，结果如图 3 所示。由图 3
恒温静置，PHEMA 的 DMF 溶液保持初始状态不变， 可知，随着 GX 质量分数的增加，HGX 体系的凝胶
而 GX 的 DMF 溶液只是颜色加深，黏度并无明显变 化时间缩短，降解速率减慢。其中，w(GX)=5%的
化。由此可知，HGX 在恒温下即可实现 sol-gel-sol HGX-1 需要 75 min 才能完全凝胶化，而 w(GX)=40%
连续转变，无需改变任何条件或是添加其他试剂。 的 HGX-4 只需 30 min 便达到了最大凝胶强度，相
降解后溶液颜色加深则是由于 GX 受热氧化所致。 应的降解时间也从 HGX-1 的 10 h 增加到 34 h。由
利用旋转流变仪分别对 HGX 初始溶液态（简 图 3b 可知，增加 GX 质量分数对体系初始黏度没有
称初始态）、凝胶态和降解后溶液态（简称降解后） 明显影响，均为 10 mPa·s 左右；成胶后的黏度则随
的 HGX 体系进行了剪切速率扫描和频率扫描，结果 着 GX 质量分数的增加而明显增大，HGX-1 的黏度
如图 2 所示。由图 2 可知，初始态时，HGX 的黏度 仅为 37082 mPa·s，而 HGX-4 的黏度高达 100443
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在 0.01~100 s 范围内无明显变化，约为 10.5 mPa·s， mPa·s，凝胶等级则从 H 增加到 J。降解后，随着
且振荡模式下 HGX 在 0.1~100 rad/s 范围内弹性模 GX 质量分数的增加，体系的黏度略有增大，但均<
量（G′）始终低于损耗模量（G″），且均处于 3 Pa 30 mPa·s。由此可知，高 GX 质量分数有利于缩醛