一种有机凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种有机凝胶及其制备方法和应用，所述有机凝胶包括丙烯酸、明胶和N‑羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯的交联产物以及包覆于所述交联产物中的溶剂和离子化合物；所述溶剂包括体积比为1:(1‑7)的水和多元醇。本发明专利技术所述有机凝胶兼具优异的抗冻性能、耐高温性能、拉伸性能和导电性能，所形成的器件与人体黏附力高，采集信号准确可靠，且具有较快的响应与恢复速度，综合性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种有机凝胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种有机凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
柔性可穿戴电子器件由于具有轻薄、柔软和亲肤的优势，已被广泛应用于生理指标监测之中。其中，水凝胶由于具有与人体皮肤相匹配的模量，已成为连接人体与电子设备之间的桥梁。然而，水凝胶电子器件在实际应用中面临着多种不断变化的环境条件(如温度或湿度)，可能导致材料内部网络结构中水分的冰冻(低温环境)或蒸发(高温或干燥环境)，造成水凝胶电子器件结构和功能受损，影响其工作的稳定性与所采集数据的可靠性，另外，在高湿度环境(如出汗、水下等)中，柔性器件与皮肤的稳固黏附存在问题，目前许多关于水凝胶的改性以及有机凝胶的研究正在开展。CN112220960A公开了一种双层水胶体敷料及其制备方法，其公开的制备方法主要包括以下步骤：1、将连续相橡胶基体和亲水相水胶体在双螺杆密炼机中进行保温密炼，得到水胶体敷料；2、将所述水胶体敷料用平板硫化机进行压板形成下层基层材料；3、将在去离子水中溶解丙烯酸、明胶、酮戊二酸、甲基丙烯酸酯化明胶和N-羟基琥珀酰亚胺酯形成的水凝胶涂覆在下层基层材料上，再在紫外光下固化得到所述的双层水胶体敷料。其公开的双层水胶体敷料在湿环境下具有更优良的粘附性能和液体吸收性能。其公开的双层水胶体敷料结合紧密，在配置的伤口模拟液中浸泡24h也不会发生分层。同时，其公开的双层水胶体敷料对人体也无毒无害，制备工艺简单，生产成本较低，可以广泛生产并应用。但是其公开的双层水胶体敷料在高低温环境中的应用受限。r>CN112376317A公开了一种低成本耐寒防鼠蚁包装盒的制备方法，其公开的包装盒由于加入了水性丙烯酸树脂、水性环氧改性丙烯酸树脂和改性三聚氰胺甲醛树脂组成的混合胶黏剂，具有非常好的耐寒效果，加入七里香、樟树叶、花椒和藿香组成的中药防鼠蚁中药成分，可以达到驱除鼠蚁的效果；而为了提升低温下包装盒的驱除鼠蚁的效果，其公开的在耐寒乳液中加入丙三醇和乙醇，可以有效提升低温下中药提取物的挥发效果。但是其公开的包装盒在高温和潮湿环境下的使用效果较差。综上所述，开发一种兼具抗冻性能、耐高温性能、拉伸性能和导电性能的综合性能优异的凝胶至关重要，且要求所制备的凝胶形成的器件采集信号准确可靠。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种有机凝胶及其制备方法和应用，所述有机凝胶兼具优异的抗冻性能、耐高温性能、拉伸性能和导电性能，所形成的器件与人体黏附力高，采集信号准确可靠，综合性能优异。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种有机凝胶，所述有机凝胶包括丙烯酸、明胶和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯(AA-NHS)的交联产物包覆于所述交联产物中的溶剂和离子化合物；所述溶剂包括体积比为1:(1-7)的水和多元醇，例如1:2、1:3、1:4、1:5、1:6等。本专利技术所述有机凝胶中溶剂采用特定配比下水和多元醇的混合溶剂，由于多元醇中的羟基会与水分子竞争形成氢键，因此以部分多元醇替代水，能降低材料的凝固点以及降低水分蒸发，显著提升材料的抗冻和耐高温性能，若多元醇的占比过重，该体系无法形成凝胶；若多元醇的占比过轻，无法保证材料抗冻和抗高温性能的实现。同时，离子化合物不仅可以提升有机凝胶的导电性能，还由于其具有保水作用，与多元醇协同配合，提升有机凝胶的抗冻性能。除此之外，本专利技术所述有机凝胶中引入N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯，N-羟基琥珀酰亚胺基团能够与人体皮肤上的氨基形成共价键，提升由所述有机凝胶形成的电子器件与人体的黏附力，保障采集信号准确可靠。因此，本专利技术所述有机凝胶兼具优异的抗冻性能、耐高温性能、拉伸性能和导电性能，所形成的器件与人体黏附力高，采集信号准确可靠，综合性能优异。优选地，所述多元醇包括乙二醇和/或丙三醇，优选丙三醇。本专利技术所述有机凝胶优选丙三醇的原因在于以丙三醇替代部分水，其会与水分子竞争形成氢键，从而降低体系的凝固点以及降低水分蒸发，极大的改善了凝胶在低温环境以及在高温或干燥环境中的耐受性，有利于在多种环境条件中保障凝胶器件优异的导电及拉伸性能。本专利技术所述多元醇指的是二元及以上的醇。优选地，所述交联产物在有机凝胶中的质量分数为33.5％-49％，例如34％、36％、38％、40％、42％、44％、46％、48％等。优选地，所述离子化合物包括氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)或氯化锂(LiCl)中的任意一种，优选氯化锂。优选地，所述离子化合物在有机凝胶中的质量分数为10％-15％，例如11％、12％、13％、14％等。本专利技术所述离子化合物在有机凝胶中的质量分数为10％-15％，该范围离子化合物的添加能够兼顾体系的导电性和抗冻性，离子化合物的占比过重会使体系的拉伸性能受到影响。第二方面，本专利技术提供一种根据第一方面所述的有机凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将丙烯酸、明胶和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯在溶剂中进行交联，再将含有溶剂的丙烯酸、明胶和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯的交联产物浸泡于离子化合物溶液中，得到所述有机凝胶；所述溶剂包括体积比为1:(1-7)的水和多元醇，例如，例如1:2、1:3、1:4、1:5、1:6等。本专利技术所述在有机凝胶中引入离子化合物的方式是将交联后的产物在所述离子化合物的溶液中进行浸泡，该方法不仅简单易操作，还避免了在交联时直接加入离子化合物影响有机凝胶的其他性能。优选地，所述交联过程还包括加入助剂。优选地，所述助剂包括交联剂和/或引发剂。优选地，所述交联剂包括甲基丙烯酸明胶(GelMA)。优选地，所述引发剂包括α-酮戊二酸。优选地，所述丙烯酸、明胶和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯的质量比为(8-12):(25-35):1，其中8-12可以为9、10、11等，25-35可以为26、28、30、32、34等，优选10:30:1。优选地，所述交联的时间为15-25min，例如16min、18min、20min、22min、24min等。优选地，所述交联的方式包括紫外光交联。优选地，所述紫外光交联中光源的功率为5-10W，例如6W、7W、8W、9W等，优选8W。优选地，所述紫外光交联中光源的波长为200-500nm，例如250nm、300nm、350nm、400nm、450nm等，优选254nm。优选地，所述离子化合物溶液的浓度为1-10mol/L，例如2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L等，优选2.5mol/L。优选地，所述浸泡的时间为24h以上，例如26h、28h、30h、32h等，优选24h。作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：(1)将丙烯酸、明胶、N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯和交联剂在体积比为1:(1-7)的水和多元醇的混合溶剂中混合均匀，得到混合液；(2)将步骤(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机凝胶，其特征在于，所述有机凝胶包括丙烯酸、明胶和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯的交联产物以及包覆于所述交联产物中的溶剂和离子化合物；/n所述溶剂包括体积比为1:(1-7)的水和多元醇。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机凝胶，其特征在于，所述有机凝胶包括丙烯酸、明胶和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯的交联产物以及包覆于所述交联产物中的溶剂和离子化合物；
所述溶剂包括体积比为1:(1-7)的水和多元醇。


2.根据权利要求1所述的有机凝胶，其特征在于，所述多元醇包括乙二醇和/或丙三醇，优选丙三醇。


3.根据权利要求1或2所述的有机凝胶，其特征在于，所述交联产物在有机凝胶中的质量分数为33.5％-49％。


4.根据权利要求1-3任一项所述的有机凝胶，其特征在于，所述离子化合物包括氯化钠、氯化钙或氯化锂中的任意一种，优选氯化锂。


5.根据权利要求1-4任一项所述的有机凝胶，其特征在于，所述离子化合物在有机凝胶中的质量分数为10％-15％。


6.一种根据权利要求1-5任一项所述的有机凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将丙烯酸、明胶和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯在溶剂中进行交联，再将含有溶剂的丙烯酸、明胶和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯的交联产物浸泡于离子化合物溶液中，得到所述有机凝胶；
所述溶剂包括体积比为1:(1-7)的水和多元醇。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述交联过程还包括加入助剂；
优选地，所述助剂包括交联剂和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，牛艳，
申请(专利权)人：苏州缔因安生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32