一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶及其制备方法，按质量百分比组份包括：水凝胶聚合单体10‑60％，交联剂0.1‑10％，二元混合溶剂60‑90％，导电填料5‑40％，纳米无机粒子0.5‑5％，光引发剂0.5‑3％，光吸收剂0.01‑1％。本光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶中的纳米无机粒子与水凝胶均匀融合，经光固化3D打印后的水凝胶具有高拉伸性；导电填料赋予了水凝胶良好的导电性能。该水凝胶制备方法简单，经光固化3D打印技术制造，在柔性传感器、可穿戴器件等领域具有巨大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶及其制备方法
本专利技术涉及3D打印材料领域，尤其涉及一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶及其制备方法。
技术介绍
光固化3D打印，是一种以数字模型文件为基础，通过光源对液态材料选择性照射实现液态材料的选择性固化，经过逐层叠加后形成三维结构。光固化3D打印材料主要有液态光敏树脂、水凝胶等，在一定程度上拓宽了光固化3D打印的应用范围。水凝胶是一种亲水性的三维网状高分子聚合物，可以吸收大量水能够保持三维网络结构的软物质。依托水凝胶基体构建的导电水凝胶，可以将应变、力、温度等刺激信号转变为电信号输出，是一种经广泛关注的柔性电子材料，在生物医学领域、软驱动器、传感器、电子皮肤等方面具有广泛的应用。为了满足这些应用，水凝胶应具有良好的机械性能和导电性，然而传统可光固化3D打印水凝胶的机械性能和导电性都比较差，在一定程度上限制了水凝胶的应用。因此，设计一个可光固化3D打印高拉伸导电水凝胶具有重要的应用价值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶及其制备方法，本光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶中的纳米无机粒子与水凝胶均匀融合，经光固化3D打印后的水凝胶具有高拉伸性和良好的导电性。一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，按质量百分比组份包括：优选地，所述水凝胶聚合单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮的至少一种。优选地，所述交联剂为聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、N，N-亚甲基双丙烯酰胺的至少一种。优选地，所述二元混合溶剂为水-乙醇、水-乙二醇、水-丙三醇的至少一种。优选地，所述导电填料分为氯化锂、氯化钠、氯化钾、聚吡咯、聚苯胺、PEDOT:PSS、碳纳米管、炭黑、纳米银线的至少一种。优选地，所述纳米无机粒子为纳米二氧化硅、纳米羟基磷灰石、纳米三氧化二铝、纳米氧化镁、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土的至少一种。优选地，所述纳米无机粒子的粒径为5-200nm。优选地，所述光引发剂为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦酸乙酯、二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮、2，4-二甲基硫杂蒽酮、4-对甲苯巯基二苯甲酮、安息香二甲醚、二芳基碘鎓盐的至少一种。优选地，所述光吸收剂为紫外光吸收剂UV-327、紫外光吸收剂UV-P、荧光增白剂OB、苏丹红I、罗丹明B、曙红Y的至少一种。一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶的制备方法，方法包括：a.称取一定质量的二元混合溶剂于烧杯中，在室温下搅拌20-50min,然后向上述溶液中加入一定质量的水凝胶聚合单体、交联剂、导电填料、光引发剂、光吸收剂，放在水浴锅中在温度40-50℃下继续搅拌25-70min至完全溶解，冷却至室温后，加入纳米无机填料，溶液放置超声机中超声10-40min，再抽真空至溶液中无气泡后，在黑暗中静置3-5h得到均匀的混合溶液；b.将上述得到的混合溶液置于光固化3D打印机的液槽中，在波长为405nm的光照下每层曝光时间为2-12s,打印得到三维结构的水凝胶。本专利技术提供了一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶及其制备方法，本光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶中的纳米无机粒子与水凝胶均匀融合，经光固化3D打印后的水凝胶具有高拉伸性；导电填料赋予了水凝胶良好的导电性能。该水凝胶制备方法简单，经光固化3D打印技术制造，在柔性传感器、可穿戴器件等领域具有巨大的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为具体实施例1的打印拉伸件的应力-应变曲线；图2为具体实施例1的打印结构的SEM图；图3为具体实施例1的打印物件作为导体点亮LED图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体实施例1一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，按质量百分比组份包括：一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶的制备方法，方法包括：a.称取一定质量的水-丙三醇混合溶剂于烧杯中，在室温下搅拌30min,然后向上述溶液中加入一定质量的丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯、氯化锂、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、罗丹明B，放在水浴锅中在温度45℃下继续搅拌30min至完全溶解，冷却至室温后，加入纳米二氧化硅，溶液放置超声机中超声20min，再抽真空至溶液中无气泡后，在黑暗中静置4h得到均匀的混合溶液；b.将上述得到的混合溶液置于光固化3D打印机的液槽中，在波长为405nm的光照下每层曝光时间为10s,打印得到三维结构的水凝胶。具体实施例2一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，按质量百分比组份包括：一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶的制备方法，方法包括：a.称取一定质量的水-乙二醇混合溶剂于烧杯中，在室温下搅拌35min,然后向上述溶液中加入一定质量的丙烯酰胺、丙烯酸、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、氯化钠、(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦酸乙酯、罗丹明B，放在水浴锅中在温度50℃下继续搅拌40min至完全溶解，冷却至室温后，加入纳米羟基磷灰石，溶液放置超声机中超声25min，再抽真空至溶液中无气泡后，在黑暗中静置3.5h得到均匀的混合溶液；b.将上述得到的混合溶液置于光固化3D打印机的液槽中，在波长为405nm的光照下每层曝光时间为9s,打印得到三维结构的水凝胶。具体实施例3一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，按质量百分比组份包括：一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶的制备方法，方法包括：a.称取一定质量的水-乙醇混合溶剂于烧杯中，在室温下搅拌45min,然后向上述溶液中加入一定质量的甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇丙烯酸酯、聚吡咯、二苯甲酮、苏丹红I，放在水浴锅中在温度50℃下继续搅拌25min至完全溶解，冷却至室温后，加入纳米碳酸钙，溶液放置超声机中超声35min，再抽真空至溶液中无气泡后，在黑暗中静置4h得到均匀的混合溶液；b.将上述得到的混合溶液置于光固化3D打印机的液槽中，在波长为405nm的光照下每层曝光时间为10.5s,打印得到三维结构的水凝胶。具体实施例4一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，按质量百分比组份包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，其特征在于：按质量百分比组份包括：/n

【技术特征摘要】
1.一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，其特征在于：按质量百分比组份包括：





2.如权利要求1所述的一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，其特征在于，所述水凝胶聚合单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮的至少一种。


3.如权利要求1所述的一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，其特征在于，所述交联剂为聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、N，N-亚甲基双丙烯酰胺的至少一种。


4.如权利要求1所述的一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，其特征在于，所述二元混合溶剂为水-乙醇、水-乙二醇、水-丙三醇的至少一种。


5.如权利要求1所述的一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，其特征在于，所述导电填料分为氯化锂、氯化钠、氯化钾、聚吡咯、聚苯胺、PEDOT:PSS、碳纳米管、炭黑、纳米银线的至少一种。


6.如权利要求1所述的一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，其特征在于，所述纳米无机粒子为纳米二氧化硅、纳米羟基磷灰石、纳米三氧化二铝、纳米氧化镁、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土的至少一种。


7.如权利要求6所述的一种光固化3D打印用高拉伸导电水凝胶，其特征在于，所述纳米无机粒子的粒径为5-200n...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雷，张艺茹，王兆龙，段辉高，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43