分子化学结构对聚合物材料的物理化学性质具有决定性影响，对于具有密集缔合相互作用的水凝胶来说，这一点变得更加复杂。最近，我们开发了一系列坚韧的超分子水凝胶，具有强大的氢键缔合，凝胶的性能严重依赖于共聚物的组成。近日，浙江大学科研人员 研究了分子结构对这些超分子水凝胶的机械和粘弹性行为的影响，这些超分子水凝胶是由丙烯酰胺 /甲基丙烯酰胺和丙烯酸/甲基丙烯酸在基本单元上具有不同的 α-甲基基团的共聚合成的。 所制备的四种水凝胶表现出不同的机械性能和动力学，随着α-甲基数量的增加，从弹性转变为玻璃态。这些水凝胶的流变动力学光谱遵循 时间 -温度叠加原理，用于阐明凝胶材料的化学结构与动力学之间的相关性。疏水性α-甲基的引入有效地提高了链的刚性并增强了氢键缔合。此外，羧酸单元上的甲基比丙烯酰胺单元上的甲基更显着地增强水凝胶，这也导致水凝胶在水中的明显稳定性。这项比较研究揭示了α-甲基对缔合共聚物动力学和超分子水凝胶性能的影响，这对于理解其他具有缔合相互作用的坚韧软材料的结构-性能关系应该提供有用的信息。

图 1. (a) 丙烯酰胺和丙烯酸单元之间具有氢键的 MM、AM、MA 和 AA 水凝胶的合成示意图。(b,c) 展示具有不同化学结构的水凝胶的外观和硬度的照片 (XX-0.25-6)。(c) 中四个水凝胶的连接条被拉伸到总应变为 35%，图中标出了单个凝胶的应变。

图 2. 所制备的 MM- f m -6 g el (a)、AM- f m -6 g el (b)、MA- f m -6 g el (c) 和 AA- f m -6 g el 的拉伸应力-应变曲线 (d) 在室温下，这些水凝胶的相应杨氏模量 E (e) 和延伸功 W e (f) 作为 f m 的函数在 0.1-0.5 的范围内。

图 8. (a) XX-0.25-6 gel s在室温下在水中的稳定性。(b) MM- f m -6、AM- f m -6、MA- f m -6 和 AA- f m -6 g el在 4°C 水中孵育 2 周后的长度膨胀比 S。(c-h) MM-0.25-6 g el (c)、AM-0.25-6 g el (d)、MA-0.25-6 g el (e) 和 AA-0.25-6 g el (f) 的拉伸应力-应变曲线 ) 和相应的长度膨胀比 S (g) 和杨氏模量 E (h)，在室温下在不同 pH 值的溶液中孵育 1 周后。

相关论文以题为 Influence of the α-Methyl Group on Elastic-To-Glassy Transition of Supramolecular Hydrogels with Hydrogen-Bond Associations 发表在 《 Macromolecules 》上。通讯作者 是 浙江大学 郑强教授 ， 吴子良 教授 。

参考文献：

doi.org/10.1021/acs.macromol.2c00829