Preparation and properties of UV⁃curable PAA⁃PAM copolymer hydrogels

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.07.005

Abstract

Abstract:

A UV⁃cured PAA⁃PAM copolymer hydrogel was synthesized using acrylic acid and acrylamide as monomers， N，N'⁃methylenebisacrylamide as a crosslinker， and Irgacure™ 2959 as a photo⁃initiator. The hydrogel properties were comprehensively characterized using FTIR， SEM， mechanical testing， and rheological analysis. This study systematically investigated how glycerol incorporation affects the hydrogel's mechanical strength， viscoelasticity， water retention， adhesion， and temperature resistance. Results indicated that glycerol significantly enhanced the hydrogel's performance， improving its elongation at break （631.8 %）， tensile strength （53.0 kPa）， adhesion， and extreme temperature tolerance. Optimal properties were achieved with an acrylic acid⁃to⁃acrylamide molar ratio of 4∶6， 1 ‰ crosslinker concentration， and 60 vol% glycerol content. The developed hydrogel exhibits excellent comprehensive performance， making it promising for various applications requiring flexibility， durability， and environmental adaptability.

Key words: acrylic acid, acrylamide, glycerol, copolymerized hydrogel, ultraviolet curing

CLC Number:

TQ427

LI Yaxin, XIE Junlong, LI Chenghao, CAI Shaojun. Preparation and properties of UV⁃curable PAA⁃PAM copolymer hydrogels[J]. China Plastics, 2025, 39(7): 22-27.

Figures/Tables 11

AA∶AM比例	交联剂用量/‰	光引发剂质量/g
纯AM	1.0或1.5	0.30
3∶7	1.0或1.5	0.30
4∶6	1.0或1.5	0.30
5∶5	1.0或1.5	0.30
6∶4	1.0或1.5	0.30
7∶3	1.0或1.5	0.30
纯AA	1.0或1.5	0.30

Tab.1. Preparation formula of PAA⁃PAM copolymer hydrogels

Fig.1. FTIR curves of PAA⁃PAM copolymer hydrogel samples with different monomer molar ratios

Fig.2. SEM of hydrogel cross section

Fig.3. Mechanical properties of PAA⁃PAM copolymer hydrogels （1 ‰ MBA）

Fig.4. Mechanical properties of PAA⁃PAM copolymer hydrogels （1.5 ‰ MBA）

Fig.5. Mechanical properties of PAA⁃PAM copolymer hydrogels （1 ‰ MBA， with glycerol）

Fig.6. Frequency scanning curves of PAA⁃PAM copolymer hydrogels

Fig.7. Images of PAA⁃PAM copolymer hydrogels adhering to different objects

Fig.8. DSC cooling curves of PAA⁃PAM copolymer hydrogels

Fig.9. Stretching and distorting images of PAA⁃PAM copolymer hydrogels being treated at 25 ℃ and 60 ℃ respectively for 24 hours

Fig.10. Compression and adhesion images of PAA⁃PAM copolymer hydrogels being treated at 25 ℃ and 60 ℃ respectively for 24 hours

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