Facile preparation of agar/polyvinyl alcohol-based triple-network composite hydrogels with excellent mechanical performances

聚乙烯醇 自愈水凝胶 单体 材料科学 丙烯酸 聚丙烯酰胺 化学工程 共价键 聚合 碳纳米管 乙烯醇 复合材料 高分子化学 热稳定性 复合数 聚合物 化学 有机化学 工程类
作者
Ran Wang,Na Li,Bing Jiang,Jinghong Li,Wei Hong,Tifeng Jiao
出处
期刊:Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects [Elsevier]
卷期号:615: 126270-126270 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.colsurfa.2021.126270
摘要

Triple-network hydrogels have different network structures and diversified cross-linking methods, which make it expected to become a widely used soft material. In this work, the freezing method is used to form a hydrogen bond cross-linked physical network between the Agar molecular chains, and then acrylic acid (AAc) and a chemical cross-linking agent form a chemical cross-linked network using free radical polymerization. The polyvinyl alcohol (PVA) molecules in the hydrogel can increase the winding degree of the molecular chain and form the PVA semi-crystalline region. In addition, Fe3+ in the system is coordinated and cross-linked with the carboxyl group on the PAAc molecular chain, and the addition of carbon nanotubes (CNTs) increases the mechanical properties and stability of the composite hydrogel. The prepared Agar/PAAc-Fe3+/PVA/CNTs composite hydrogel shows good mechanical properties through the coexistence of chemical covalent bonds and dynamic reversible bonds. Furthermore, the Agar/PAMAAc-Fe3+/PVA/CNTs triple-network hydrogel based on agar/polyacrylamide acrylic acid/polyvinyl alcohol (Agar/PAMAAc/PVA) was also prepared. Among them, acrylamide (AM) monomer and AAc monomer form a chemical cross-linking network through radical polymerization. The prepared Agar/PAMAAc-Fe3+/PVA/CNTs hydrogel can realize rapid self-recovery after 5 consecutive and discontinuous compressions, respectively. This work provides a new idea for the preparation of multifunctional hydrogels with good thermal stability, mechanical properties and self-recovery.
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