一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶及其制备方法，属于水凝胶制备技术领域。该方法是先将海藻酸钠溶于去离子水中，加入EDC·HCl和间氨基苯硼酸反应，将产物进行透析、冻干，然后将冻干后的产物溶于去离子水中搅拌，得到第一溶液；将PVA和聚苯胺溶解在去离子水和甘油混合液中，得到第二溶液；将第一溶液和第二溶液混合,得到PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶。本发明专利技术的水凝胶在低温下依然可以保持较好的导电性及自愈合性能，可应用在电子皮肤、生物或化学传感器等领域。

A PVA-sodium alginate dual-network cold-resistant conductive hydrogel and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶及其制备方法
本专利技术属于水凝胶制备
，具体涉及一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶及其制备方法。
技术介绍
水凝胶是具有三维亲水性网络结构的材料，可以吸收大量的水而体积膨胀，但不溶于水。由于它们独特的结构，被广泛用于医疗、制药和化工等许多领域。水凝胶的保水能力来源于材料中的亲水基团，例如，-OH、-COOH、-CONH2、-CONH-、-SO3H。由于水和水凝胶网络的亲和性，水可能以键合水、束缚水和自由水等形式存在于三维网络之中而失去流动性，因此水凝胶能够保持一定的形状。自愈性水凝胶，作为水凝胶的一种，拥有自动修复破坏损伤的能力，可以帮助延长材料寿命。PVA水凝胶(聚乙烯醇水凝胶)具有良好的生物相容性润滑性能良好。海藻酸钠是一种天然高分子材料，在食品工业和医药领域有广泛的应用。聚苯胺有着优良的导电性能。通过苯硼酸接枝海藻酸制得单独的海藻酸水凝胶具有自愈合性。用PVA与苯硼酸接枝海藻酸钠可制得自愈合粘性水凝胶，制得的水凝胶一般力学性能较差低温下易结冰，限制了自愈合水凝胶的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的自愈合水凝胶耐寒性差的问题，而提供一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶及其制备方法。本专利技术首先提供一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶的制备方法，该方法包括：步骤一：将海藻酸钠溶于去离子水中，加入EDC·HCl和间氨基苯硼酸反应，将产物进行透析、冻干，然后将冻干后的产物溶于去离子水中搅拌，得到第一溶液；步骤二：将PVA和聚苯胺溶解在去离子水和甘油混合液中，在90℃-95℃条件下以800-1000r/min的转速磁力搅拌2-3h，得到第二溶液；步骤三：将步骤一得到的第一溶液和步骤二得到的第二溶液混合,得到PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶。优选的是，所述步骤一中海藻酸钠、EDC和间氨基苯硼酸的质量比为(1-1.5)：(0.96-1.0)：0.33。优选的是，所述的步骤一的反应温度为室温，反应时间为20-24h。优选的是，所述步骤一中的搅拌速率为800-1000r/min，搅拌时间为3-5h。优选的是，所述步骤二中去离子水和甘油混合液中，去离子水和甘油的体积比为1：1。优选的是，所述的步骤二中PVA和聚苯胺的质量比为(1-2)：(0.04-0.06)。优选的是，所述步骤三中第一溶液和第二溶液的体积比为1：1。优选的是，所述的步骤三搅拌是先磁力搅拌1-5min后手动搅拌10-15min。本专利技术还提供上述制备方法得到的PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶及其制备方法，该方法首先对海藻酸钠进行改性，使其具有能够形成动态键的硼酸基团，然后将PVA和聚苯胺溶解在去离子水和甘油混合液中，再与改性后的海藻酸制备得到水凝胶；其中甘油的加入赋予了水凝胶耐寒性，使低温下水凝胶依然保持弹性，并未结冰，扩大该水凝胶的温度应用范围，同时聚苯胺的加入赋予了水凝胶良好的导电性，使该水凝胶在低温下依然可以保持较好的导电性及自愈合性能，可应用在电子皮肤、生物或化学传感器等领域。附图说明图1为本专利技术一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶制备原理示意图；图2为实施例1制备得到的水凝胶的断裂后自愈合过程示意图；图3为实施例1制备得到的水凝胶耐寒性表征示意图。具体实施方式本专利技术首先提供一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶的制备方法，反应过程和原理示意图如图1所示，该方法包括：步骤一：将海藻酸钠溶于去离子水中，加入EDC·HCl和间氨基苯硼酸反应，所述的反应温度优选为室温，反应时间优选为20-24h，将产物进行透析，所述的透析时间优选为5-7天，然后冻干，然后将冻干后的产物溶于去离子水中搅拌，所述搅拌速率优选为800-1000r/min，搅拌时间优选为3-5h，得到第一溶液；所述的海藻酸钠、EDC·HCl和间氨基苯硼酸的质量比优选为(1-1.5)：(0.96-1.0)：0.33，更优选为1：0.96：0.33；所述的冻干后的产物的质量g：去离子水的体积mL为(0.1-0.7)：10，更优选为0.5：10；步骤二：在离子水中加入甘油室温下用磁力搅拌子持续搅拌至两相完全互溶，将PVA和聚苯胺溶解在去离子水和甘油混合液中，在90℃-95℃条件下以800-1000r/min的转速磁力搅拌2-3h，得到第二溶液；所述的去离子水和甘油混合液中，去离子水和甘油的体积比优选为1：1；去离子水和甘油混合液的体积mL：PVA的质量g：聚苯胺的质量g优选为20：(1-2)：(0.04-0.06)，更优选为20：2：0.04；步骤三：将步骤一得到的第一溶液和步骤二得到的第二溶液混合,所述的混合是将第一溶液和第二溶液同时缓慢的注入烧杯中搅拌，优选先磁力搅拌1-5min后手动搅拌10-15min，得到PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶。所述的第一溶液和第二溶液的体积比优选为1：1。本专利技术还提供上述制备方法得到的PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶。为了测试水凝胶的性能，将制备得到的水凝胶放入2cm×5cm模具中用3000g砝码，压制2h，压制成型后进行性能测试。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加易懂，下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步的说明。实施例1步骤一:取海藻酸钠2.5g(0.125mol)溶于去离子水中加入2.4g(12.5mol)EDC·HCl和0.825g(6.25mol)间氨基苯硼酸，室温搅拌24h，将产物进行透析，透析袋规格14000，透析7天，每24h换水一次，将透析液放入冻干机中冻干，得到改性后的海藻酸钠，称取改性海藻酸钠0.5g溶于10ml去离子水中，室温下以900r/min的转速磁力搅拌4h至完全溶解，得到第一溶液；步骤二:在10ml去离子水中加入10ml甘油室温下用磁力搅拌子持续搅拌10min至两相完全互溶，将2gPVA、聚苯胺0.04溶解在20ml体积比为1:1的去离子水甘油混合液中，90℃条件下以1000r/min的转速磁力搅拌2h至PVA完全溶解得到第二溶液；步骤三：量取第一溶液5ml，第二溶液5ml，缓慢将第一溶液，第二溶液混合并快速搅拌，先磁力搅拌3min，混合完成后手动搅拌15min，得到水凝胶。将实施例1制得水凝胶放入模具中，用3000g重物压制2小时成型，取部分水凝胶压制成长方形试样，部分压制成柱状，对其做电导率测试，结果如表1所示。实施例1制备得到的水凝胶的电导率测试结果如表2所示。将实施例1制得的水凝胶切成两段后放置在一起30s，不添加外部条件下使其愈合，其愈合情况如图2所示，图2说明，本专利技术的水凝胶具有较好的自愈合的性能。将实施例1制得水凝胶的放入-10℃冰箱中放置3h，观察水凝胶的耐寒性，耐寒情况如图3中c图所示。实施例2步骤一:取海藻酸钠2.5g(0.125mol)溶于去离子水中加入2.4g(12.5mol)EDC·HCl和0.825g(6.25mol)间氨基苯硼酸，室温搅拌24h，将产物进行透析，透析袋规格14000，透析7天，每24h换水一次，将透析液放入冻干机中冻干，得到改性后的海藻酸钠，称取改性海藻酸钠0.5g溶于10ml去离子水中，室温下以900r/min的转速磁力搅拌4h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括：步骤一：将海藻酸钠溶于去离子水中，加入EDC·HCl和间氨基苯硼酸反应，将产物进行透析、冻干，然后将冻干后的产物溶于去离子水中搅拌，得到第一溶液；步骤二：将PVA和聚苯胺溶解在去离子水和甘油混合液中，在90℃‑95℃条件下以800‑1000r/min的转速磁力搅拌2‑3h，得到第二溶液；步骤三：将步骤一得到的第一溶液和步骤二得到的第二溶液混合,得到PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括：步骤一：将海藻酸钠溶于去离子水中，加入EDC·HCl和间氨基苯硼酸反应，将产物进行透析、冻干，然后将冻干后的产物溶于去离子水中搅拌，得到第一溶液；步骤二：将PVA和聚苯胺溶解在去离子水和甘油混合液中，在90℃-95℃条件下以800-1000r/min的转速磁力搅拌2-3h，得到第二溶液；步骤三：将步骤一得到的第一溶液和步骤二得到的第二溶液混合,得到PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤一中海藻酸钠、EDC和间氨基苯硼酸的质量比为(1-1.5)：(0.96-1.0)：0.33。3.根据权利要求1所述的一种PVA海藻酸钠双网络耐寒导电水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的步骤一的反应温度为室温，反应时间为20-24h。4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴广峰，靳凯运，张会轩，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22