Fast Healing of Covalently Cross-Linked Polymeric Hydrogels by Interfacially Ignited Fast Gelation

共单体 自愈水凝胶 丙烯酸 共价键 聚合 聚合物 水溶液 高分子化学 共聚物 材料科学 化学工程 化学 有机化学 复合材料 工程类
作者
Yongqi Liu,Lei Wang,Jingtao Jiang,Xiangke Wang,Chenghao Dai,Gengsheng Weng
出处
期刊:Macromolecules [American Chemical Society]
卷期号:56 (1): 49-58 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.macromol.2c02065
摘要

We report a new design concept that utilizes the Ag+/Fe3+-catalyzed fast gelation of acrylic acid (AA) or AA/comonomer aqueous solutions (e.g., 56 s for the gelation of the 20 wt % AA solution) to achieve fast healing of covalently cross-linked polymer hydrogels. The fast-generated poly(acrylic acid) (PAA) or AA copolymer hydrogel with a covalent network is highly active for the interfacially igniting gelation (IIG) of AA or the AA/comonomer in water through a frontal polymerization process. Using the AA or AA/comonomer aqueous solution as the “repairing liquid,” the fast-generated hydrogels (polymer concentration of 20 wt %) are repeatedly healed at room temperature through the IIG reaction without extra energy input. This IIG reaction-mediated healing (IIG-healing) has healing efficiencies higher than 90%. The healing time can be shortened from ∼60 min to only ∼1 min by increasing the solid concentration of the fast-generated hydrogel to 92 wt %. The IIG reaction also enabled the coating of a hydrophobic polymer layer on the hydrogel, resulting in higher tensile strength, toughness, and much better water retention capacity. We expect that this Ag+/Fe3+-catalyzed fast gelation strategy will pave a facile and energy-efficient pathway to fabricate versatile and multifunctional healing polymers.
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