一种凝胶溶胀应力的快速测定方法技术

本发明专利技术公开了一种凝胶溶胀应力的快速测定方法，其特征在于：操作步骤包含如下：室温下分别称取多份被测样品，将各个被测样品放置于各个管状容器的样品槽内，放置好预处理过的滤膜并盖上密封盖，适当振动管状容器壁使被测样品尽量堆砌紧密，在敞口端用压缩杆将被测样品压实，让被测样品与滤膜紧密接触。本发明专利技术操作方便、材料易得的优点，准确性和灵敏度高；这种方法能够直观的反映高分子凝胶的溶胀应力的变化，可以快速地测试各种高分子材料的溶胀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种凝胶溶胀应力的快速测定方法
本专利技术涉及高分子凝胶研究领域，尤其涉及一种凝胶溶胀应力的快速测定方法。
技术介绍
高分子凝胶是指分子链经过交联聚合形成三维网络或是互穿网络结构并且与溶剂相结合组成的体系。凝胶吸收溶剂后自身体积明显增大的性质是高分子凝胶的溶胀特性。如水凝胶在水中可吸水并显著溶胀，具有溶胀特性。凝胶的溶胀过程可分为两个阶段：第一阶段是液体分子渗透进入凝胶中并与大分子产生相互作用形成溶剂化层的过程，这一过程通常时间相对较短并且伴有放热效应和溶胀现象；第二阶段液体分子将继续渗透，促进凝胶进一步溶胀，最终达到溶胀平衡。高分子凝胶的溶胀过程实际上是两种相反趋势的平衡过程，首先液体分子试图渗透到网络内部，使凝胶体积溶胀，导致三维分子网络的伸展。同时，交联点之间的分子链的伸展降低了它的构象熵值，增加了分子网络的弹性收缩力，导致网络收缩。当两种相反趋势互相抵消时,凝胶将达到溶胀平衡。高分子凝胶的溶胀特性与多种因素相关，例如溶质与溶剂的种类与性质，外部环境以及网络交联结构等溶胀性能是高分子凝胶的一种基本性能。高分子凝胶的溶胀率研究者用来表征溶胀性能的一个重要指标。高分子材料溶胀性能的测试最初是采用间断称重溶胀样品或在某刻度管中读取总体积变化的方法，这些方法不仅操作繁琐、费时、误差大，而且不能随时记录下加入溶剂瞬间的溶胀行为，更不能用来检测高分子凝胶溶胀应力的大小。并且，由于高分子凝胶的溶胀率除受样品结构组成等内在因素的影响外，还受测定条件等外部因素的影响。在测定上存在困难。溶胀应力同样是衡量高分子凝胶溶胀性能的重要指标。高分子凝胶在溶胀过程中，势必对于承载凝胶的壁面产生压力，壁面因压力的作用产生形变，产生抵抗外力作用的内力，我们称壁面某一点单位面积上的内力为应力。左榘，乔凤军等人设计了一种溶胀性能测定仪，利用传感技术和计算机采集，数据处理技术相结合，能读出溶胀应力。但到目前为止，这种溶胀性能测定仪并没有得到实际的应用。目前，国内还没有设定统一的溶胀特性的测定标准与测定方法。同一产品的同一性能指标，使用的测定方法不同，所得的测定结果也不相同。因此，不同的研究者按照各自的方法对所研制的产物的溶胀性能表征，所得结果之间无法进行客观的比较与评价。如此看来，适当统一高分子凝胶性能指标的测定方法，无论对于科技研究，还是生产应用，都是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种凝胶溶胀应力的快速测定方法。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种凝胶溶胀应力的快速测定方法，其特征在于：操作步骤包含如下：步骤S1，室温下分别称取多份被测样品，将各个被测样品放置于各个管状容器的样品槽内，放置好预处理过的滤膜并盖上密封盖，管状容器的一端设置有一个密封盖，密封盖上设置有至少一个通孔，管状容器另一端为敞口端，放置一根可以推动的压缩杆；步骤S2，适当振动管状容器壁使被测样品尽量堆砌紧密，在敞口端用压缩杆将被测样品压实，让被测样品与滤膜紧密接触；步骤S3，室温下在烧杯中量取一定量的蒸馏水，将各个管状容器的样品槽朝下一一对应放入烧杯中；步骤S4，将烧杯放置于电子天平上，并将电子天平置零；步骤S5，将上述装置置于支架底板上，调节平行夹板的高度至刚好与压缩杆接触，并调节平行夹板和支架底板的相对位置固定，此时，电子天平开始显示读数；步骤S6，每隔一段时间记录一次电子天平的读数，即得到各个管状容器内被测样品的溶胀动力学曲线。进一步，作为优选，支架底板上固定有螺杆，每根螺杆上拧有两个螺母，平行夹板被夹持固定在两个螺母之间，从而方便通过旋转螺母，调节平行夹板的高度。进一步，作为优选，所述管状容器的内径为15mm。进一步，作为优选，步骤S2的具体操作方式为：室温下在100mL容器中量取80mL的蒸馏水，将管状容器的样品槽朝下放入烧杯中；进一步，作为优选，步骤S1的室温下分别称取多份被测样品的具体操作方式为：室温下分别称取0.1g、0.3g、0.5g被测样品。进一步，作为优选，步骤S1的室温下分别称取多份被测样品的具体操作方式为：直径为0.1mm、0.25mm、4mm的不同粒径的被测样品各0.5g进一步，作为优选，所述的滤膜为半透膜、透析膜、滤水膜或者使用目数较高的尼龙网。进一步，作为优选，所述滤膜采用尼龙网，尼龙网呈4mm×4mm大小，用蒸馏水清洗干净后烘干备用，尼龙网的目数为500目。进一步，作为优选，被测样品为在水或其他溶剂中可显著溶胀的合成高分子凝胶或天然高分子凝胶。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术操作方便、材料易得的优点，准确性和灵敏度高；这种方法能够直观的反映高分子凝胶的溶胀应力的变化，可以快速地测试各种高分子材料的溶胀性能。附图说明图1是本专利技术实施例管状容器的结构示意图。图2是本专利技术实施例凝胶溶胀应力测定方法示意图。图3是本专利技术实施例不同质量凝胶的溶胀动力曲线。图4是本专利技术实施例不同粒径凝胶的溶胀动力曲线。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。本实施例凝胶溶胀应力的快速测定方法所需仪器主要包括管状容器1、压缩杆2、滤膜5、容器8、电子天平9、螺杆10、可调节位置的平行夹板11和支架底板12。参见图1-图2，管状容器1的一端设置有一个密封盖6，密封盖6上设置有至少一个通孔4，管状容器1另一端为敞口端，放置一根可以推动的压缩杆2；支架底板12上固定有螺杆10，每根螺杆10上拧有两个螺母，平行夹板11被夹持固定在两个螺母之间，从而方便通过旋转螺母，调节平行夹板11的高度。所述管状容器1的内径为15mm。所述滤膜5采用尼龙网，尼龙网呈4mm×4mm大小，用蒸馏水清洗干净后烘干备用，尼龙网的目数为500目。并采用上述仪器进行如下两个实验。实验一(1)步骤s1,选择内径为15mm的管状容器1；(2)步骤s2,将尼龙网500目裁剪成4mm×4mm大小，用蒸馏水清洗干净后烘干备用；(3)步骤s3,室温下分别称取0.1g、0.3g、0.5g高吸水性聚丙烯酸钠样品，将高吸水性聚丙烯酸钠放置于样品槽3内，放置好预处理过的尼龙网500目并盖上密封盖6；(4)步骤s4,适当振动管状容器1壁使高吸水性聚丙烯酸钠尽量堆砌紧密，在敞口端用压缩杆2将高吸水性聚丙烯酸钠压实，让高吸水性聚丙烯酸钠与尼龙网紧密接触；(5)步骤s5,室温下在100mL容器中量取80mL的蒸馏水，将管状容器1的样品槽3朝下放入烧杯中；(6)步骤s6,将管状容器1与容器8一同放置于电子天平9上，并将电子天平9置零；(7)步骤s7,将上述装置置于支架底板12上，调节平行夹板11的高度至刚好与压缩杆2接触，并在平行夹板11的四周用螺母固定。此时，电子天平8开始显示读数；(8)步骤s8,每隔一分钟记录一次电子天平9的读数，即得到高吸水性聚丙烯酸钠的溶胀动力学曲线如图3所示。实验二(1)步骤s1,选择内径为15mm的管状容器1；(2)步骤s2,将尼龙网500目裁剪成4mm×4mm大小，用蒸馏水清洗干净后烘干备用；(3)步骤s3,室温下分别称取粒径为0.1mm、0.25mm、4mm的不同粒径的高吸水性聚丙烯酸钠样品各0.5g，将高吸水性聚丙烯酸钠放置于样品槽3内，放置好预处理过的尼龙网500目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凝胶溶胀应力的快速测定方法，其特征在于：操作步骤包含如下：(1)步骤S1，室温下分别称取多份被测样品，将各个被测样品放置于各个管状容器(1)的样品槽(3)内，放置好预处理过的滤膜(5)并盖上密封盖(6)，管状容器(1)的一端设置有一个密封盖(6)，密封盖(6)上设置有至少一个通孔(4)，管状容器(1)另一端为敞口端，放置一根可以推动的压缩杆(2)；(2)步骤S2，适当振动管状容器(1)壁使被测样品尽量堆砌紧密，在敞口端用压缩杆(2)将被测样品压实，让被测样品与滤膜(5)紧密接触；(3)步骤S3，室温下在烧杯(8)中量取一定量的蒸馏水，将各个管状容器(1)的样品槽(3)朝下一一对应放入烧杯(8)中；(4)步骤S4，将烧杯(8)放置于电子天平(9)上，并将电子天平(9)置零；(5)步骤S5，将上述装置置于支架底板(12)上，调节平行夹板(11)的高度至刚好与压缩杆(2)接触，并调节平行夹板(11)和支架底板(12)的相对位置固定，此时，电子天平(8)开始显示读数；(6)步骤S6，每隔一段时间记录一次电子天平(9)的读数，即得到各个管状容器内被测样品的溶胀动力学曲线。

【技术特征摘要】
1.一种凝胶溶胀应力的快速测定方法，其特征在于：操作步骤包含如下：(1)步骤S1，室温下分别称取多份被测样品，将各个被测样品放置于各个管状容器(1)的样品槽(3)内，放置好预处理过的滤膜(5)并盖上密封盖(6)，管状容器(1)的一端设置有一个密封盖(6)，密封盖(6)上设置有至少一个通孔(4)，管状容器(1)另一端为敞口端，放置一根可以推动的压缩杆(2)；(2)步骤S2，适当振动管状容器(1)壁使被测样品尽量堆砌紧密，在敞口端用压缩杆(2)将被测样品压实，让被测样品与滤膜(5)紧密接触；(3)步骤S3，室温下在烧杯(8)中量取一定量的蒸馏水，将各个管状容器(1)的样品槽(3)朝下一一对应放入烧杯(8)中；(4)步骤S4，将烧杯(8)放置于电子天平(9)上，并将电子天平(9)置零；(5)步骤S5，将上述装置置于支架底板(12)上，调节平行夹板(11)的高度至刚好与压缩杆(2)接触，并调节平行夹板(11)和支架底板(12)的相对位置固定，此时，电子天平(8)开始显示读数；(6)步骤S6，每隔一段时间记录一次电子天平(9)的读数，即得到各个管状容器内被测样品的溶胀动力学曲线。2.根据权利要求1所述的凝胶溶胀应力的快速测定方法，其特征在于：支架底板(12)上固定有螺杆，每根螺杆上拧有两个螺母，平行夹板(11)被夹持固定在两个螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟雄，凌一，杨黎明，马梦迪，陈捷，刘境廷，葛家国，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31