可回收有机凝胶及其制备方法、回收方法和应用技术

本发明专利技术提供一种可回收有机凝胶及其制备方法、回收方法和应用。可回收有机凝胶，包括结构式所示的化合物和/或其盐酸盐，所述结构式为：

【技术实现步骤摘要】
可回收有机凝胶及其制备方法、回收方法和应用
本专利技术涉及凝胶领域，尤其涉及一种可回收有机凝胶及其制备方法、回收方法和应用。
技术介绍
传统的水凝胶和有机凝胶是由溶剂和三维聚合物网络构成的软物质材料。但是对于现有的含溶剂体系的凝胶而言，其力学性能和电化学性能均较差，从而限制了它的实际应用。目前，常常采用在合成过程中引入交联剂的方法，例如N,N-亚甲基双丙烯酰胺等，或者通过共混以及构建互穿网络的方法来满足基本的机械性能要求。但不可避免地，这使得这些材料的回收再利用成为了难题。目前的方法是引入离子键、氢键、配位键等这些非共价键构成的物理交联点，通过缠结-解缠结的动态过程实现材料回收的过程。虽然通过这些柔韧或者动态网络的引入，使得材料的机械性能显著提高并且让材料的回收成为了可能。但由于多步法的制备以及填料分散等诸多问题，过程相对繁琐，而且容易浪费原料，制备的产品多不均匀，因此在实际应用时，效果表现的并不理想。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可回收有机凝胶及其制备方法、回收方法和应用，以解决上述问题。为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：一种可回收有机凝胶，包括结构式所示的化合物和/或其盐酸盐，所述结构式为：其中，x和y均为正整数。上述结构的化合物的盐酸盐的结构式为：可回收有机凝胶的制备方法，包括：将聚丙烯腈、盐酸羟胺、碱性物质和溶剂混合，加热反应后分离得到前驱液；将所述前驱液真空脱泡、固化得到所述可回收有机凝胶。采用一锅法反应得到前驱液，在固化过程中，大分子链段缓慢缠结，由于氢键和紧密缠结的作用，使得材料在保留超过300％的断裂形变的同时拥有良好的力学性能。需要特别说明的是，在原料混合之后、反应开始之前，不能调节pH值至弱酸性、中性或弱碱性(pH＝6-7.5)，这样会导致反应只能得到结构式所示的左侧部分结构，无法获得右侧六元环结构，使得其产物不具有优异的力学性能和导电性。所述结构式所示的化合物的盐酸盐，使得高分子转变成离子导体，在固化之后达到了0.02-0.12S/cm-1的导电性能。优选地，所述固化之后真空脱泡之前还包括：水洗处理将所述前驱液用水沉淀除去盐酸盐，然后与溶剂混合；优选地，所述溶剂中含有盐酸或者与所述溶剂混合之后再加入盐酸。此外，用水沉淀的目的主要是为了将化合物的盐酸盐转化为结构式所示的化合物。加入盐酸的目的是为了使得化合物重新转化为盐酸盐，获得导电性能。优选地，所述碱性物质包括碳酸钠、碳酸钾和氢氧化钠中的一种或多种；优选地，所述溶剂包括能够溶解所述聚丙烯腈的有机物；优选地，所述溶剂包括DMF和/或DMSO。优选地，所述聚丙烯腈、所述碱性物质和所述盐酸羟胺的摩尔比为1：(1-1.5)：(0.5-2.5)。适当的摩尔比有助于提高反应收率。可选地，所述聚丙烯腈、所述碱性物质和所述盐酸羟胺的摩尔比可以为1：1：1、1：1：1.5、1：1：2、1：1.1：1.1、1：1.5：1.5、1：1.5：2、1：1.5：2.5以及1：(1-1.5)：(0.5-2.5)之间的任一值。优选地，所述反应的温度为50-60℃，所述反应的时间为3-5h。反应温度太高，也无法得到目标化合物。可选地，所述反应的温度可以为50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃以及50-60℃之间的任一值，所述反应的时间可以为3.0h、3.5h、4.0h、4.5h、5.0h以及3-5h之间的任一值。优选地，所述固化采用通风的方式进行；优选地，所述通风的风速为0.3-0.5m/s；优选地，所述固化的时间为6-24h。可选地，所述通风的风速可以为0.3m/s、0.4m/s、0.5m/s以及0.3-0.5m/s之间的任一值；所述固化的时间可以为6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h以及6-24h之间的任一值。一种所述的可回收有机凝胶的应用，用于制作传感装置、柔性储能装置和载药装置。一种所述的可回收有机凝胶的回收方法，包括：将目标可回收有机凝胶与溶剂混合，得到高分子溶液，然后将其真空脱泡、固化即可。由于物理缠结的可逆效果，这使得本专利技术的凝胶能在溶剂的作用下再溶解，且回收后所制备的凝胶，各方面性能能维持超过80％的效果。优选地，所述溶剂包括能够溶解聚丙烯腈的有机物；优选地，所述溶剂包括DMF(N,N-二甲基甲酰胺)和/或DMSO(二甲基亚砜)。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本申请提供的可回收有机凝胶，包含具有特殊的高分子结构的化合物，使得其在保留超过300％的断裂形变的同时拥有良好的力学性能。且由于物理缠结的可逆效果，这使得本专利技术的凝胶能在溶剂的作用下再溶解，且回收后所制备的凝胶，各方面性能能维持超过80％的效果。该高分子结构化合物的盐酸盐，使得高分子化合物变成离子导体，进而使得凝胶具有优异的导电性能。本申请提供的可回收有机凝胶的制备方法和回收方法，工艺操作简单方便，反应条件温和，制备过程中不需要引入填料和交联剂，得到的材料具有良好的导电性和力学性能，并且可回收，回收后材料性能保持率较高。本申请提供的可回收有机凝胶，应用广泛。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。图1为实施例3得到的有机凝胶的C谱；图2为对比例1得到的有机凝胶的C谱。具体实施方式如本文所用之术语：“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可回收有机凝胶，其特征在于，包括结构式所示的化合物和/或其盐酸盐，所述结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种可回收有机凝胶，其特征在于，包括结构式所示的化合物和/或其盐酸盐，所述结构式为：



其中，x和y均为正整数。


2.一种权利要求1所述的可回收有机凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
将聚丙烯腈、盐酸羟胺、碱性物质和溶剂混合，加热反应后分离得到前驱液；
将所述前驱液真空脱泡、固化得到所述可回收有机凝胶。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述真空脱泡之前还包括：
将所述前驱液用水沉淀除去盐酸盐，然后与所述溶剂混合；
优选地，所述溶剂中含有盐酸或者与所述溶剂混合之后再加入盐酸。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性物质包括碳酸钠、碳酸钾和氢氧化钠中的一种或多种；
优选地，所述溶剂包括能够溶解所述聚丙烯腈的有机物；
优选地，所述溶剂包括DMF和/或DMSO。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱世平，郭西伟，朱贺，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44