Page 53 - 《精细化工》2023年第2期

第 2 期 姚 雪，等: 基于动态硼酸酯键/氢键的自修复导电水凝胶的制备及性能 ·275·

HE/%=σ 1 /σ 2 ×100 （3） 说明在聚合物网络中 PBA-IL 和 CNF 链的顺式二醇
式中：HE 为自修复效率，%；σ 1 为自修复后水凝 位点之间形成了动态硼酸酯键 [18] 。
胶的拉伸应力，kPa；σ 2 为初始状态水凝胶的拉伸 2.2 XPS 分析
应力，kPa。 通过 XPS 光谱来分析水凝胶的表面元素组成和
1.3.4 导电性能测试 原子结合方式，结果如图 2 所示。PAM/PBA-IL3/CNF
首先，将一块水凝胶和小灯泡连接在一个工作 水凝胶的 XPS 全谱图（图 2a）证实了 C、N、O、B
回路中，在 3 V 驱动电压下进行拉伸测试，观察电 和 Br 元素的存在。此外，由图 2b 可知，在 PAM/
阻随应变的变化情况。在 20~25 ℃下，通过双电测 PBA-IL3/CNF 的高分辨率 C 1s 谱图中可以观察到 C
四探针测试仪对水凝胶的离子电导率进行测量。 元素的不同化学状态，如：C—B（284.38 eV）、
C—C（284.84 eV）、C—N/C==N（285.81 eV）、
2 结果与讨论 C—OH（286.31 eV）、C—O—C/C==O（287.59 eV）、

O==C—O（288.35 eV） [19] ，进一步说明 PAM/PBA-
2.1 FTIR 分析
IL3/CNF 水凝胶的成功制备。
图 1 为 PAM、CNF、PBA-IL、PAM/PBA-IL3/CNF
的 FTIR 谱图。

图 1 PAM、CNF、PBA-IL 和 PAM/PBA-IL3/CNF 的 FTIR
谱图
Fig. 1 FTIR spectra of PAM, CNF, PBA-IL and PAM/
PBA-IL3/CNF hydrogel

–1
由图 1 可以看出，3435 和 3272 cm 是 PAM 中
–1
的 N—H 键的伸缩振动峰，1742 cm 处是 C==O 键
的伸缩振动特征峰 [14] 。在 CNF 曲线中，3342 cm –1
–1
附近的宽峰是—OH 的伸缩振动峰；2900 cm 对应

–1
于 C—H 键的伸缩振动峰；1170 和 891 cm 分别为 a—XPS 全谱；b—C 1s 高分辨率谱图
β-(1,4)糖苷键的 C—O—C 弯曲振动和对称拉伸峰； 图 2 PAM/PBA-IL3/CNF 水凝胶的 XPS 谱图
–1
1114 和 1026 cm 分别为吡喃糖和葡萄糖环骨架的 C— Fig. 2 XPS spectra of PAM/PBA-IL3/CNF hydrogel
–1
O—C 拉伸振动峰；1659 cm 为羧基特征峰 [15] 。对
–1
于 PBA-IL 曲线，1652、1612 cm 为咪唑部分 C==N 2.3 水凝胶表面形貌分析
–1
键的伸缩振动峰，1516 cm 为 C—N 键的伸缩振动 PAM/PBA-IL3/CNF 水凝胶的 SEM 图如图 3 所示。

–1
峰 [16] 。1409 和 1348 cm 分别为 B—O 键和 C—B
键的伸缩振动峰。在 PAM/PBA-IL3/CNF 水凝胶的
曲线中，可以观察到 PAM、CNF 和 PBA-IL 的特征
峰，这意味着这些结构成分被掺入到水凝胶中。此外，
在 PAM/PBA-IL3/CNF 曲线中，对应于 PAM 的 N—H
键与 C==O 键的伸缩振动峰移至 3394 和 1605 cm –1
处，这是由于 CNF 和 PAM 链之间形成了氢键 [17] 。

并且，从图中可以观察到，PAM/PBA-IL3/CNF 水凝 图 3 PAM/PBA-IL3/CNF 水凝胶的 SEM 图
–1
胶在 1242 cm 处出现 B—O—C 不对称伸缩振动峰， Fig. 3 SEM images of PAM/PBA-IL3/CNF hydrogel