Page 125 - 《精细化工）》2023年第10期

第 10 期 唐绪涛，等: 聚甲基丙烯酸羟乙酯/乙二醛交联体系的溶液-凝胶-溶液转变 ·2203·

反应的发生，增大交联网络密度，提升凝胶强度， 成了彻底降解，125 ℃下甚至只需要 1.5 h 便恢复到
从而导致酯基的断键更加困难。由于断裂后聚合物 了低黏状态。由此可见，温度可以作为 HGX 体系调
主链仍存在部分缠绕，所以降解后的溶液无法完全 控成胶时间和降解时间的重要手段，且该体系具备
恢复到初始状态的黏度。 较大的温度适应窗口，有望满足实际应用需求。

表 2 不同 GX 质量分数样品组成
Table 2 Composition of recipes with different GX mass fraction
编号 w(PHEMA)/% w(GX)/% w(DMF)/%
HGX-1 12 5 83
HGX-2 12 10 78
HGX-3 12 20 68
HGX-4 12 40 48
注：表中所用 GX 为质量分数 40%的水溶液。

图 4 温度对 HGX-3 sol-gel-sol 转变的影响
Fig. 4 Effect of temperature on sol-gel-sol transition of
HGX-3

2.4 水质量分数对 sol-gel-sol 转变的影响
不同水质量分数对 HGX-3 的影响见图 5。
HGX-3 在 85 ℃下加热 45 min 后便实现了 sol-gel
转变。此时，HGX-3 中 w(水)=12%（由 GX 溶液引
入），w(DMF)=68%。由图 5 可知，如果将其中 10%
的 DMF 替换为水，使水的质量分数达到 22%，其
余操作步骤与 1.2.2 节一致，体系在 85 ℃静置却不
会再发生 sol-gel 转变，且颜色会快速加深；但于 65
和 45 ℃静置依然可以发生 sol-gel 转变。65 ℃下达
到最大凝胶强度需要 5 h，而 45 ℃下达到最大凝胶
强度则需 30 h。这一现象表明较高质量分数的水会
抑制 HGX 体系中的缩醛反应，而促进酯基在高温下
的水解，从而导致 gel-sol 转变速率大于 sol-gel 转变

图 3 85 ℃下 GX 质量分数对 HGX sol-gel-sol 转变的影 速率，最终体系无法呈现 sol-gel-sol 转变。而温度
响：凝胶化时间、凝胶强度、降解时间（a）和黏 较低时，酯基的水解速率有所下降，即使水质量分
度（b） 数较高，缩醛反应仍占据主要优势，因此仍能观察
Fig. 3 Effect of GX mass fraction on sol-gel-sol transition 到 sol-gel 转变。综上所述，HGX 体系中水的质量分
of HGX: Gelation time, gel strength and degradation
time (a), as well as viscosity (b) 数也是调控该体系 sol-gel-sol 转变的重要因素之一。

2.3 温度对 sol-gel-sol 转变的影响
图 4 为温度对 HGX-3 凝胶化时间和降解时间的
影响。由图 4 可知，45 ℃下，HGX-3 需恒温静置
1500 min 才完成 sol-gel 转变，且凝胶等级达到 H；
升高温度至 65 ℃，经 120 min 后 HGX-3 凝胶等级
即可达到 H；继续升温到 85、105 和 125 ℃，达到
H 级凝胶所需的时间进一步缩短到 45、25 和 10 min。
HGX-3 在 125 ℃下成胶时间是其在 45 ℃下成胶时

间的 1/150。与成胶过程类似，HGX-3 的降解时间
图 5 水质量分数对 HGX-3 sol-gel-sol 转变的影响
也随温度的升高而显著降低。45 ℃下静置 15 d 凝胶
Fig. 5 Effect of water mass fraction on sol-gel-sol transition
等级仍然保持在 G 以上，但 85 ℃下只需 26 h 便完 of HGX-3