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羟基化氮化硼纳米片/海藻酸钠/聚丙烯酰胺 水凝胶的制备及其机械性能

2024年09月11日 17:03  点击:[]


全文下载: 202404014.pdf


文章编号: 1672-6987202404-0098-07 DOI 10.16351/j.1672-6987.2024.04.014



刘茹, 李芝颖, 王希玮, 杨冬春, 赵健*(青岛科技大学 橡塑材料与工程教育部重点实验室;山东省橡塑材料与工程重点实验室,山东 青岛 266042


摘要: 通过球磨法将羟基基团修饰到氮化硼纳米片的表面得到羟基功能化氮化硼纳米片(OH-BNNSs),提高它的亲水性。而后制备了羟基化氮化硼纳米片/海藻酸钠/聚丙烯酰胺(m(SA)∶mPAM=1∶2,添加质量分数20% OH-BNNSs)复合水凝胶(OH-BNNSs/SA/PAM)。结果证明,聚丙烯酰胺分子链上的氨基基团和功能化氮化硼上的羟基基团之间会形成氢键,从而形成新的交联点,海藻酸钠与钙离子交联,并与丙烯酰胺产生自由基聚合,所以在加入OH-BNNSs和引入新的交联网络后,三元复合水凝胶的交联密度显著增加。静态力学拉伸测试表明,制备的OH-BNNSs/SA/PAM三元复合水凝胶与纯聚丙烯酰胺水凝胶相比具有较高的拉伸强度和模量。同时,TGADTG显示其最大降解温度升高,通过差重法测量其平衡溶胀度有所下降。


关键词: 羟基化氮化硼纳米片; 水凝胶; 纳米复合材料; 交联网络


中图分类号: O 643.36+1文献标志码: A


引用格式: 刘茹,李芝颖,王希玮,.羟基化氮化硼纳米片/海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶的制备及其机械性能[J. 青岛科技大学学报(自然科学版), 2024, 454): 98-104.


LIU Ru, LI Zhiying, WANG Xiwei, et al. Preparation and mechanical properties of hydroxyl boron nitride nanosheets/sodium alginate/polyacrylamide hydrogelsJ. Journal of Qingdao University of Science and TechnologyNatural Science Edition), 2024 454): 98-104.


Preparation and Mechanical Properties of Hydroxyl Boron Nitride

Nanosheets/Sodium Alginate/Polyacrylamide Hydrogels


LIU Ru, LI Zhiying, WANG Xiwei, YANG Dongchun, ZHAO Jian

(Key Laboratory of Rubber-Plastics, Ministry of Education;Shandong Provincial Key Laboratory of

Rubber-Plastics, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China)


Abstract: Boron nitride nanosheets (BNNSs) have unique structure and superior physical properties, so they are ideal nano fillers. Hydroxyl functionalized boron nitride nanosheets (OH-BNNSs) were modified on the surface of boron nitride nanosheets by ball milling to improve the hydrophilicity of the boron nitride nanosheets. Then, the composite nano-sized hydroxy boron nitride/sodium alginate/polyacrylamide (m(SA)∶mPAM=1∶2, 20%mass concentration OH-BNNSs) composite hydrogel (OH-BNNSs/SA/PAM) was prepared. SEM and FT-IR results showed that hydrogen bonds were formed between the amino groups on the molecular chains of polyacrylamide and the hydroxyl groups on functional boron nitride, resulting in the formation of new crosslinking points. Sodium alginate was crosslinked with calcium ions and free radical polymerization with acrylamide. Therefore, after adding OH-BNNSs and introducing new crosslinking network, the crosslinking density of three component composite hydrogel increased significantly. Static mechanical tensile tests showed that the OH-BNNSs/SA/PAM three component composite hydrogel had higher tensile strength and modulus compared with pure PAM hydrogel. At the same time, TGA and DTG showed that the maximum degradation temperature increased, and the equilibrium swelling degree decreased by differential weight method.


Key words: hydroxylated boron nitride nanosheets; hydrogel; nanocomposites; crosslinked network


收稿日期: 2023-09-01

基金项目: 国家自然科学基金项目(51873096);山东省自然科学基金项目(ZR2019MEM001.

作者简介: 刘茹(1997—),女,硕士研究生.*通信联系人.


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