Page 77 - 《精细化工》2023年第8期

第 8 期 陈小菁，等: 基于四重氢键的自修复温敏相变凝胶的制备及性能 ·1691·

相变凝胶的质量，当相变凝胶质量基本保持不变时停 体中—NH 2 与 ICEMA 单体中—NCO 反应生成的羰
止实验，用式（1）计算相变凝胶的去溶胀率（W，%）： 基 C==O 键的伸缩振动。与文献[27,29]对比分析，
W / %  (m  0 m t ) / m  0 100 （1） 证明 UPyMA 超分子单体成功合成。
式中： m 为相变凝胶初始质量，g； m 为 t 时刻相 2.1.2 相变凝胶表征
0
t
变凝胶的质量，g。 图 2 为相变凝胶及离子液体[Emim][BF 4 ]的
1.3.5 溶胀性能测试 FTIR 谱图。
取一定质量去溶胀的相变凝胶放入 25 ℃去离
子水中测试溶胀性能，间隔 10 min 取出相变凝胶，
用滤纸吸去多余水分，记录此时相变凝胶质量，用
式（2）计算不同时刻相变凝胶的溶胀率（S，%）：
S / %  (m  w m d ) / m  d 100 （2）
式中：m d 为去溶胀后相变凝胶的质量，g；m w 为 t
时刻溶胀相变凝胶的质量，g。
1.3.6 热性能测试
DSC 测量温度为–40~40 ℃，升温速率 5 ℃/min，

高纯氮气流量 50 mL/min。采用导热系数仪对相变 图 2 相变凝胶的 FTIR 谱图
凝胶的导热系数进行测试，电压 1.5 V，采集时间 Fig. 2 FTIR spectra of phase change hydrogels
30 s，测量 5 次取平均值。
1.3.7 热稳定性测试 由图 2 可见，在[Emim][BF 4]谱图中，3638、3165
–1
TGA测量温度为30~800 ℃，升温速率10 ℃/min， 和 3122 cm 处特征峰为芳香 C—H 键的伸缩振动，
–1
高纯氮气流量 40 mL/min，测试相变凝胶的热稳定性。 1574、846 cm 处分别为芳环骨架的伸缩振动峰和 P—
DSC 测量升温时从–40 ℃升至 40 ℃，降温时从 F 的特征吸收峰 [30] ；基材 PNIPAM 在 3361、1630、
–1
40 ℃降至–40 ℃，对比循环 10 次前后相变焓值变 1568 cm 处吸收峰分别对应—OH 的伸缩振动、酰
化，测定相变凝胶的热循环性。 胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带 N—H 键的弯曲振动 [31] ；此外，
相变凝胶谱图中出现了[Emim][BF 4 ]的特征峰（1170
2 结果与讨论 和 1016 cm ），其中 1016 cm –1 处特征峰移动到
–1
–1
1065 cm ，且特征峰强度随着相变凝胶中离子液体
2.1 FTIR 分析
含量升高而加强，表明相变材料成功搭载在聚合物
2.1.1 UPyMA 表征
网络中。
UPyMA 超分子单体的 FTIR 谱图见图 1。 2.2 形貌分析

图 3 与图 4 分别为 S-EBIL0 与 S-EBIL3 相变凝
胶 的 SEM 图。
如图 3 所示，未添加离子液体的水凝胶 S-EBIL0
呈现出多孔互穿三维网络结构，孔径在 50~80 μm 之
间，少数大孔孔径约 180 μm。如图 4 所示，添加离
子液体的 S-EBIL3 孔径在 18~38 μm 间，聚合物基
材孔径明显缩小，有利于提高聚合物网络对相变材
料的束缚力。

图 1 UPyMA 的 FTIR 谱图
Fig. 1 FTIR spectrum of UpyMA

如图 1 所示，UPyMA 在 2950、1654 和 1580 cm –1
处分别归属于 MIC 单体中 N—H 键的伸缩振动峰、
酰胺Ⅰ带以及酰胺Ⅱ带 N—H 键的特征吸收峰，

1725 cm –1 处吸收峰归属于 ICEMA 单体的酯基 图 3 S-EBIL0 相变凝胶的 SEM 图
–1
C==O 键的伸缩振动，1701 cm 处吸收峰为 MIC 单 Fig. 3 SEM images of S-EBIL0 phase change hydrogel