蓝光聚合交联超吸水高强水凝胶的制备及性能
来源期刊：高分子材料科学与工程2020年第11期
论文作者：孙广东 马军翔 吕玲玲 王恒 黄益
关键词：蓝光聚合;水凝胶;光交联;超吸水;力学性能;
摘 要：为协调水凝胶吸水与强度两者间的矛盾,构建了适用于蓝光诱导自由基聚合交联反应的水凝胶前驱液体系,快速、安全地制备超吸水、高强度的水凝胶。文中以樟脑醌（CQ）/二苯基碘金翁六氟磷酸盐（DPI）为蓝光引发剂,5种典型水溶性活性单体,丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、丙烯酸羟乙酯（HEA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）配制水凝胶聚合前驱液,在467 nm蓝光LED辐照下制备水凝胶。通过光差示扫描量热系统（Photo-DSC）和光流变系统（Photo-rheology）监测前驱液蓝光聚合效率及实时凝胶性能,以水凝胶材料的吸水率为指标优选蓝光聚合（交联）工艺,并对其物理力学性能进行了评估。结果表明, AM（～90%）、HEA（～40%）体系表现出较高的双键转化率。双官能团单体PEGDA具有最高的储能模量（～1.9×105 Pa）和最短的凝胶点时间（37 s）,AA,HEMA体系难以形成稳定交联结构,但通过引入交联剂PEGDA能大幅提高凝胶强度、缩短凝胶化时间。含有强亲水性官能团的单体AA体系表现出最佳的吸水率,其聚合交联水凝胶最佳的超吸水配方（均为质量分数,下同）为:1.0%CQ,0.125%～0.25%DPI,0.25%PEGDA（■=1000）,65%中和度（对AA）,光照时间20 min,此时吸水率可达1097%,且经吸水溶胀后仍可保持其结构稳定性。该水凝胶同时具有较高的力学强度,在最佳吸水率配方条件下拉伸应力为约0.44 MPa,拉伸应变可达1040%。
孙广东1，马军翔1,2，吕玲玲1，王恒1，黄益1,2
1. 浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心2. 浙江理工大学桐乡研究院
摘 要：为协调水凝胶吸水与强度两者间的矛盾,构建了适用于蓝光诱导自由基聚合交联反应的水凝胶前驱液体系,快速、安全地制备超吸水、高强度的水凝胶。文中以樟脑醌（CQ）/二苯基碘金翁六氟磷酸盐（DPI）为蓝光引发剂,5种典型水溶性活性单体,丙烯酸（AA）、丙烯酰胺（AM）、丙烯酸羟乙酯（HEA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）配制水凝胶聚合前驱液,在467 nm蓝光LED辐照下制备水凝胶。通过光差示扫描量热系统（Photo-DSC）和光流变系统（Photo-rheology）监测前驱液蓝光聚合效率及实时凝胶性能,以水凝胶材料的吸水率为指标优选蓝光聚合（交联）工艺,并对其物理力学性能进行了评估。结果表明, AM（～90%）、HEA（～40%）体系表现出较高的双键转化率。双官能团单体PEGDA具有最高的储能模量（～1.9×105 Pa）和最短的凝胶点时间（37 s）,AA,HEMA体系难以形成稳定交联结构,但通过引入交联剂PEGDA能大幅提高凝胶强度、缩短凝胶化时间。含有强亲水性官能团的单体AA体系表现出最佳的吸水率,其聚合交联水凝胶最佳的超吸水配方（均为质量分数,下同）为:1.0%CQ,0.125%～0.25%DPI,0.25%PEGDA（■=1000）,65%中和度（对AA）,光照时间20 min,此时吸水率可达1097%,且经吸水溶胀后仍可保持其结构稳定性。该水凝胶同时具有较高的力学强度,在最佳吸水率配方条件下拉伸应力为约0.44 MPa,拉伸应变可达1040%。
关键词：蓝光聚合;水凝胶;光交联;超吸水;力学性能;
