Polyacrylamide hydrogels. VI. Synthesis-property relation
Polyacrylamide hydrogels. VI. Synthesis-property relation
复制标题
聚丙烯酰胺水凝胶。
DOI：
10.1016/j.jmps.2022.105099
复制
发表时间：
2023
影响因子：
5.3
通讯作者：
Suo, Zhigang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang, Yecheng;Nian, Guodong;Kim, Junsoo;Suo, Zhigang
合成-性能关系是材料科学的基础，但对于许多材料来说，合成-性能关系的许多方面还没有得到很好的理解。这篇论文的动力来自于我们最近对聚合物网络中缠结和交联的不同作用的认识。本文研究了自由基聚合法制备聚丙烯酰胺水凝胶的合成与性能的关系。一些制备的水凝胶进一步浸入水中以膨胀至平衡或达到一定的聚合物含量。合成参数包括前体的组成以及水凝胶的聚合物含量。在合成参数的空间中，沿着沿着几条路径制备了一系列水凝胶。对于每种水凝胶，测量应力-拉伸曲线，给出四种性质：模量、强度、拉伸性和断裂功。我们解释实验测得的合成性能的关系熵聚合物网络的共价键。当前体具有低交联剂与单体的摩尔比时，所得聚合物网络具有平均长的聚合物链段。当前体具有低的水与单体摩尔比时，所得聚合物网络平均每个聚合物链段具有许多缠结。我们表明，交联降低强度，但缠结不。相比之下，交联和缠结都增加模量。高度缠结的长聚合物链段的网络表现出高的抗溶胀性、模量和强度。
Synthesis-property relation is fundamental to materials science, but many aspects of the relation are not well understood for many materials. Impetus for this paper comes from our recent appreciation for the distinct roles of entanglements and crosslinks in a polymer network. Here we study the synthesis-property relation of polyacrylamide hydrogels prepared by free radical polymerization. Some of the as-prepared hydrogels are further submerged in water to swell either to equilibrium or to a certain polymer content. The synthesis parameters include the composition of a precursor, as well as the polymer content of a hydrogel. Series of hydrogels are prepared along several paths in the space of synthesis parameters. For each hydrogel, the stress-stretch curve is measured, giving four properties: modulus, strength, stretchability, and work of fracture. We interpret the experimentally measured synthesis-property relation in terms of entropic polymer networks of covalent bonds. When the precursor has a low crosslinker-to-monomer molar ratio, the resulting polymer network has on average long polymer segments. When the precursor has a low water-to-monomer molar ratio, the resulting polymer network has on average many entanglements per polymer segment. We show that crosslinks lower strength, but entanglements do not. By contrast, both crosslinks and entanglements increase modulus. A network of highly entangled long polymer segments exhibits high swell resistance, modulus, and strength.
登录
查看更多内容
影响因子：
5.5
作者：
Sakai, Takamasa;Matsunaga, Takuro;Chung, Ung-il
通讯作者：
Chung, Ung-il
无定形橡胶的拉伸强度
DOI：
--
发表时间：
1963
期刊：
影响因子：
--
作者：
F. Bueche;T. J. Dudek
通讯作者：
T. J. Dudek
弹性体的拉伸强度
DOI：
--
发表时间：
1955
期刊：
影响因子：
--
作者：
G. R. Taylor;S. R. Darin
通讯作者：
S. R. Darin
DOI：
--
发表时间：
1978
期刊：
影响因子：
--
作者：
T. L. Smith
通讯作者：
T. L. Smith
影响因子：
56.9
作者：
Wang, Zi;Zheng, Xujun;Craig, Stephen L.
通讯作者：
Craig, Stephen L.