一种具有可逆电致变色透明水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有可逆电致变色透明水凝胶的制备方法。该水凝胶是以去离子水为溶剂，丙烯酰胺为主单体，甲基丙烯酸十六酯为疏水性单体，十二烷基硫酸钠为表面活化剂，氯化锂为电解质，酒石酸钾为有机盐，通过自由基聚合反应制得了具有可逆电致变色透明性质的水凝胶。这种水凝胶在导电情况下由不透明变为透明，透光率达到90%以上。此水凝胶在停止通电后，在室温下可恢复原始不透明状态，再继续通电，水凝胶可再次变为透明。因此本发明专利技术成功制得了一种可逆电致变色透明的水凝胶。

【技术实现步骤摘要】
一种具有可逆电致变色透明水凝胶的制备方法
本专利技术属于高分子水凝胶
，具体涉及一种具有可逆电致变色透明水凝胶的制备方法。
技术介绍
水凝胶是以水为分散介质，具有三维立体网络结构的高分子材料。水凝胶是由亲水性单体和疏水性单体共同交联形成网络结构，两者之间的相互作用使得水凝胶可以将水分子控制在网络结构中，同时疏水基团可以在水分子作用下排列，最终形成聚合物。因水凝胶中包含大量水，所以性质柔软，具有一定的形变能力和负载能力。变色现象普遍存在于自然界中，如变色龙，它的体色会随着周围环境的变化而改变。人们感兴趣的是一类具有可逆变色性质的材料，即可利用一定的外界条件将它们的颜色进行改变并且在另一种条件下将其还原。目前发现的变色现象主要有4类:电致变色、光致变色、热致变色和压致变色，其中又以电致变色研究得最为深入。电致变色是指材料在电场作用下产生稳定可逆变化的现象，在外观性能上则表现为颜色及透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料。这种材料分为有机与无机两大类，无机电致变色材料的典型代表是三氧化钨，目前，以WO3为功能材料的电致变色器件已经产业化。而有机电致变色材料主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等。其中，以紫罗精类为功能材料的电致变色材料已经得到实际应用（徐娜,沈晓冬,崔升.电致变色材料的研究进展及发展前景[J].稀有金属,2010,34(4):000610-617.）。KazuhideUeno等人通过改变凝胶材料中光子晶体的周期性和平均介电常数来控制PBG中的能级，实现了不同颜色显示，而且通过控制导电方向，达到了两种颜色相互转变的目的（UenoK,MatsubaraK,WatanabeM,etal.AnElectro‐andThermochromicHydrogelasaFull‐ColorIndicator[J].AdvancedMaterials,2010,19(19):2807-2812.）。由于这类材料的性质在光度调节上有着极其特殊的意义，在电致变色灵巧窗、电致变色显示器、无眩反射镜以及储存器件方面应用前景十分广泛，在汽车、航空、航天等领域中备受关注，而且由于人工智能生物仿生材料的快速发展，电致变色材料的优势也越来越突出。目前，电致变色材料正在快速发展，但在电致变色材料的性能上仍达不到理想的程度，且此种材料的造价也比较高，在很大程度上限制了电致变色材料应用范围和研究进展，最重要的是电致变色性质在水凝胶的领域中的报道很少而且制作过程大多较为繁琐，在各个应用领域中受到很大的限制，所以我们通过自由基聚合的方法把电致变色的性质引入水凝胶中，从而得到了具有可逆电致变色透明特性的水凝胶，开阔了水凝胶在电化学工业相关领域的应用前景，同时为电致变色材料的发展提供了新的思路。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有可逆电致变色透明水凝胶的制备方法。本专利技术的专利技术点在于：在水凝胶中引入有机盐，达到可逆电致变色透明的目的。本专利技术提供的一种具有可逆电致变色透明水凝胶的制备方法，其步骤如下：（1）配制混合溶液将去离子水、主单体、疏水性单体、表面活化剂、电解质、有机盐、氧化剂和还原剂各组分按质量比100：(19.35-25.8):(0.13-0.22):(0.68-1.37):(3.22-6.45):(1.61-3.87):(0.13-0.26):(0.11-0.20)混合均匀，得到均一的混合溶液；所述的主单体为丙烯酰胺，疏水性单体为甲基丙烯酸十六酯，表面活化剂为十二烷基硫酸钠，电解质为氯化锂，有机盐为酒石酸钾，氧化剂为过硫酸钾，还原剂为四甲基乙二胺。（2）将上述得到的均一的混合溶液放入密封的制备水凝胶模具中并将模具放置在烘箱中，恒温35℃反应3-4小时，反应结束，反应后冷却到室温，即可获得水凝胶样品。有益效果：本专利技术将有机盐引入到水凝胶中，利用在通电时的电加热过程使得水凝胶内部结构发生变化，水凝胶由不透明状态转变为透明状态，且本水凝胶在停止通电后，在室温下可恢复原始不透明状态，再次通电，水凝胶可再次变为透明。因而成功的将可逆电致变色透明的性质和水凝胶结合起来，拓宽了水凝胶在变色材料中的应用领域。具体实施方式实施例1（1）配制混合溶液将去离子水、主单体、疏水性单体、表面活化剂、电解质、有机盐、氧化剂和还原剂各组分按质量为：100g、19.35g、0.13g、0.68g、3.22g、1.61g、0.13g和0.11g混合均匀，得到均一的混合溶液；所述的主单体为丙烯酰胺，疏水性单体为甲基丙烯酸十六酯，表面活化剂为十二烷基硫酸钠，电解质为氯化锂，有机盐为酒石酸钾，氧化剂为过硫酸钾，还原剂为四甲基乙二胺。（2）将上述得到的均一的混合溶液放入密封的制备水凝胶模具中并将模具放置在烘箱中，恒温35℃反应3-4小时，反应结束，反应后冷却到室温，即可获得水凝胶样品。制备长度为50mm，宽度为4mm，厚度为2mm的水凝胶测试样品，通过紫外可见分光光度计进行测试。实例1中制备的可逆电致变色透明水凝胶未通电前透过率为50，通电后透过率为95，通电后室温放置一个小时后透过率为50，再次通电透过率为95，再次通电后室温放置一小时后透过率为50。实施例2（1）配制混合溶液将去离子水、主单体、疏水性单体、表面活化剂、电解质、有机盐、氧化剂和还原剂各组分按质量为：100g、21.62g、0.13g、0.92g、4.54g、2.62g、0.18g和0.16g混合均匀，得到均一的混合溶液；所述的主单体为丙烯酰胺，疏水性单体为甲基丙烯酸十六酯，表面活化剂为十二烷基硫酸钠，电解质为氯化锂，有机盐为酒石酸钾，氧化剂为过硫酸钾，还原剂为四甲基乙二胺。（2）将上述得到的均一的混合溶液放入密封的制备水凝胶模具中并将模具放置在烘箱中，恒温35℃反应3-4小时，反应结束，反应后冷却到室温，即可获得水凝胶样品。用实施例1中的测定方法，实例2中制备的可逆电致变色透明水凝胶未通电前透光率为48，通电后透光率为94。通电后静置一个小时透过率为48，再次通电透过率为94。再次通电后室温放置一小时后透过率为94。实施例3（1）配制混合溶液将去离子水、主单体、疏水性单体、表面活化剂、电解质、有机盐、氧化剂和还原剂各组分按质量为：100g、23.50g、0.21g、1.25g、4.95g、3.00g、0.24g和0.18g混合均匀，得到均一的混合溶液；所述的主单体为丙烯酰胺，疏水性单体为甲基丙烯酸十六酯，表面活化剂为十二烷基硫酸钠，电解质为氯化锂，有机盐为酒石酸钾，氧化剂为过硫酸钾，还原剂为四甲基乙二胺。（2）将上述得到的均一的混合溶液放入密封的制备水凝胶模具中并将模具放置在烘箱中，恒温35℃反应3-4小时，反应结束，反应后冷却到室温，即可获得水凝胶样品。用实施例1中的测定方法，实例3中制备的可逆电致变色透明水凝胶未通电前透过率为34，通电后透过率为93。通电后静置一个小时透过率为34，再次通电透过率为93。再次通电后室温放置一小时后透过率为34。实施例4（1）配制混合溶液将去离子水、主单体、疏水性单体、表面活化剂、电解质、有机盐、氧化剂和还原剂各组分按质量为：100g、24.32g、0.15g、1.32g、5.85g、3.20g、0.24g和0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术提供的一种具有可逆电致变色透明水凝胶的制备方法，步骤和条件如下：（1）配制混合溶液将去离子水、主单体、疏水性单体、表面活化剂、电解质、有机盐、氧化剂和还原剂各组分按质量比100：(19.35‑25.8): (0.13‑0.22):(0.68‑1.37):(3.22‑6.45):(1.61‑3.87):(0.13‑0.26):(0.11 ‑0.20)混合均匀，得到均一的混合溶液；所述的主单体为丙烯酰胺，疏水性单体为甲基丙烯酸十六酯，表面活化剂为十二烷基硫酸钠，电解质为氯化锂，有机盐为酒石酸钾，氧化剂为过硫酸钾，还原剂为四甲基乙二胺;（2）将上述得到的均一的混合溶液放入密封的制备水凝胶模具中并将模具放置在烘箱中，恒温35℃反应3‑4小时，反应结束，反应后冷却到室温，即可获得水凝胶样品。

【技术特征摘要】
1.本发明提供的一种具有可逆电致变色透明水凝胶的制备方法，步骤和条件如下：（1）配制混合溶液将去离子水、主单体、疏水性单体、表面活化剂、电解质、有机盐、氧化剂和还原剂各组分按质量比100：(19.35-25.8):(0.13-0.22):(0.68-1.37):(3.22-6.45):(1.61-3.87):(0.13-0.26):(0.11-0.20)混合均匀，得到均一的混合溶液；所述的主单体为丙烯酰胺，疏水性单体为甲基丙烯酸十六酯，表面活化剂为十...

【专利技术属性】
技术研发人员：高光辉，李坤明，任秀艳，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22