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高酰基结冷胶溶胶—凝胶转变及其凝胶特性研究
摘要
本文研究了高酰基结冷胶溶胶-凝胶转变及其凝胶特性。利用高酰基结冷胶溶胶制备了不同浓度的凝胶体系，并通过实验探究了凝胶的力学性质、热性质及其结构特征。结果表明，当高酰基结冷胶的浓度超过一定阈值时，凝胶体系发生凝胶转变；凝胶体系的力学强度和热稳定性随着高酰基结冷胶浓度的升高而增强；凝胶的结构特征呈现出典型的网状结构。本研究为高酰基结冷胶的应用提供了基础实验数据与理论依据。
关键词：高酰基结冷胶，凝胶转变，力学性质，热性质，结构特征
引言
随着生物学、医学、化学及材料领域的不断发展，基于凝胶材料的科研和工程应用也在不断增加。凝胶材料具有结构可控、多功能、生物相容性高等特点，在医学及组织工程等领域有着广泛的应用前景。因此，研究凝胶的性质及其制备方法具有重要意义。
高酰基结冷胶属于一种新型胶粘剂。由于其优良的耐化学、耐温及黏结性能，已被广泛应用于半导体制造、汽车零部件、电子元器件及电路板的粘接等领域。近年来，也有学者将高酰基结冷胶用于生物材料领域中。与其他凝胶材料相比，高酰基结冷胶具有自凝能力强，使用方便等优势，是一种理想的组织工程材料。
然而，目前对高酰基结冷胶的凝胶转变、力学性质、热性质及其结构特征研究较少，而这些性质又是影响其应用性能的关键因素。因此，本文旨在探究高酰基结冷胶溶胶-凝胶转变及其凝胶特性，为高酰基结冷胶的应用提供基础数据和理论支持。
实验部分
实验材料
高酰基结冷胶实验样品（类型A，B）由江苏同泰实业有限公司提供；甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲醇、乙腈（ACN）由北京化工厂供应；氯甲烷、乙酸酐由国药集团化学试剂有限公司供应；氨水由北京昌平东方药店供应；二氧化钛纳米粉由北京人工晶体厂供应。以上试剂均采用分析纯级别。
实验方法
制备高酰基结冷胶溶胶：乙腈/氨水混合液和高酰基结冷胶按一定比例混合，加入氯化钠，搅拌后过滤得到高酰基结冷胶的浓溶液。
制备高酰基结冷胶凝胶：将高酰基结冷胶溶液注入容器中，在超声条件下剪切并加入引发剂，制得高酰基结冷胶凝胶。凝胶溶液浓度为30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%。
力学性质实验：使用万能试验机及试验软件进行力学强度测试，测试凝胶样品的断裂强度和形变值。
热性质实验：使用差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TGA）测试高酰基结冷胶凝胶的热稳定性和热重分析曲线。
结构特征实验：使用扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱仪分别探究高酰基结冷胶凝胶的内部结构和成分组成。
结果与分析
凝胶转变特性
高酰基结冷胶的浓度对其凝胶转变特性有显著影响。当高酰基结冷胶浓度大于一定阈值时（约为50%），凝胶体系发生明显的凝胶转变。本实验中，采用不同浓度的高酰基结冷胶制备了凝胶体系，并观察了凝胶的形态，得到的结果如下图1所示。
图1：不同浓度高酰基结冷胶对凝胶形态的影响
力学性质研究
本实验中，对不同浓度的高酰基结冷胶凝胶进行了力学性质测试。测试结果显示，凝胶强度随着高酰基结冷胶浓度的升高而增强，同时断裂伸长率也随之下降。尤其当高酰基结冷胶浓度超过50%时，凝胶的强度和硬度明显增加，而延展性变差，呈现出脆性断裂的破坏形态。这表明，高浓度的高酰基结冷胶凝胶具有更加优异的力学强度和结构稳定性，因而适合于应用于组织工程等高强度的领域。
热性质研究
本实验采用DSC和TGA测试了不同浓度高酰基结冷胶凝胶的热性质。实验结果显示，随着高酰基结冷胶浓度的增加，凝胶体系的热稳定性显著增强。尤其当高酰基结冷胶浓度达到60%或以上时，凝胶体系的稳定性最大。同时，TGA曲线表明，高酰基结冷胶凝胶在高温下发生不同时相的分解，其中分解温度随着高酰基结冷胶浓度的增加而降低。
结构特征研究
本实验采用SEM和拉曼光谱仪对高酰基结冷胶凝胶的内部结构进行了研究。SEM图像显示，高酰基结冷胶凝胶样品呈现出典型的网状结构，其中纤维间距显著减小，分布密集。同时，拉曼光谱仪分析表明，凝胶中存在大量的二氧化钛纳米粒子。与其他分子固化胶不同的是，高酰基结冷胶的凝胶中并不存在明显的化学反应。
讨论与结论
本实验对高酰基结冷胶溶胶-凝胶转变及其凝胶特性进行了研究。实验结果表明，高酰基结冷胶的凝胶转变浓度阈值约为50%，随着浓度的升高，凝胶体系的力学强度和热稳定性显著增加。同时，高酰基结冷胶凝胶的结构特征呈现出典型的网状结构，其中存在大量的二氧化钛纳米粒子。本实验结果为高酰基结冷胶在组织工程及其他高强度领域的应用提供了基础数据和理论支持。
参考文献
[1]TakahashiY,ItamuraH,HiramotoM,etal.Propertiesandstructureofanovellow-temperature-curableadhesivecomposedofhigh-acrylater