杂化交联PAAm/SA双网络水凝胶在多价态离子溶液中的润滑行为

李晗¹，李学锋^1,2，龙世军^1,2，黄大华¹，李坚¹

1. 湖北工业大学材料科学与工程学院2. 湖北工业大学绿色轻工材料湖北省重点实验室

摘 要：水凝胶因含水量高及生物相容性好,是一种理想的人工软骨替代材料。通过构建杂化交联双网络,水凝胶的力学性能显著提高,但有关其摩擦机理却较少报道。制备了聚丙烯酰胺/海藻酸钠（PAAm/SA）水凝胶,并分别测定了Na⁺、Ca²⁺及Fe³⁺3种不同价态离子对其弹性模量、含水率、摩擦行为的影响。研究表明,Fe³⁺溶液中,PAAm/SA的弹性模量为126kPa,是初始模量的14倍。PAAm/SA水凝胶摩擦应力在整个速率范围内较PAAm最大有一个数量级降低。随离子价数的增大,SA和PAAm/SA水凝胶摩擦应力均呈现增大趋势。当浸泡溶液由Ca²⁺变为Fe³⁺时,PAAm/SA水凝胶的摩擦行为由混合润滑变为边界润滑。另外,PAAm/SA水凝胶在Fe³⁺中的摩擦应力对压应力的敏感性随速率增大呈现减小趋势。

关键词：PAAm/SA;杂化交联;润滑;