聚丙烯酰胺/碳量子点/氧化石墨烯复合水凝胶制备及其性能分析

目前相比于只用一种物理交联剂,同时用两种物理交联剂提高复合水凝胶力学性能的研究少有报道.为了研究同时以碳量子点(CQDs)和氧化石墨烯(GO)作为多官能度物理交联剂对复合水凝胶力学性能的影响,本文首先分别用低温水热法和改进的Hummer法制备了50mg/mL的CQDs水分散液和5mg/mL的GO水分散液.通过原位自由基聚合的方法,改变CQDs和GO用量,制备了一系列聚丙烯酰胺(PAM)类纳米复合水凝胶(PAM/CQDs/GO).利用X射线衍射仪、拉力机和流变仪对所得的水凝胶进行表征和测试.得出当用1mL的CQDs水分散液和4mL的GO水分散液制备的PAM/CQDs/GO复合水凝胶力学综合性能最好,其断裂伸长率为3916.86％,拉伸强度为165.3kPa,杨氏模量为33.36kPa.结果表明:适量的CQDs和GO都能提高PAM/CQDs/GO复合水凝胶的多种力学性能,其中GO更有利于增大纳米复合水凝胶的拉伸强度、杨氏模量和耗散能,而CQDs更有利于增大断裂伸长率.与GO相反,CQDs的加入能提高纳米复合水凝胶的黏性、降低其刚性和再次被拉伸时的杨氏模量.通过对CQDs和GO的用量进行调节,可以制备出力学性能不同的纳米复合水凝胶,以满足不同领域的需要,拓宽水凝胶的应用范围.