一种可剥离式超薄水凝胶、制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种可剥离式超薄水凝胶、制备方法与应用。本发明专利技术利用简单的双辊式涂布机挤压涂敷于双层疏水性薄膜之间的水凝胶，成功得到厚度可调节的可剥离式超薄水凝胶。通过本发明专利技术方法制备的水凝胶薄膜能够轻松从疏水性薄膜表面完整剥离，厚度最低可达10μm。本发明专利技术的制备方法设备简单，易于操作，成本较低，可重复性较强，且对不同种类的水凝胶具有普适性，为生产大面积超薄水凝胶提供了新的思路。并且本发明专利技术将其应用于柔性电子器件与皮肤界面作为超透气粘附层。为超透气粘附层。为超透气粘附层。

【技术实现步骤摘要】
一种可剥离式超薄水凝胶、制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及水凝胶材料领域，具体涉及一种可剥离式超薄水凝胶、制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水凝胶是一种具有三维亲水聚合物网络结构的材料，能够吸收和固定大量的水分。因其具备良好的生物相容性及与人体组织接近的杨氏模量，而大量应用于生物医用及化妆品领域，包括药物缓释、组织工程、面膜等。同时，由于对氧气及营养成分具备良好的渗透性，而广泛应用于伤口敷料及隐形眼镜中。
[0003]近年来，粘附型水凝胶的兴起进一步拓展了水凝胶的应用领域。研究者开发出能够与不同基底形成稳固化学键合的水凝胶，甚至能够适用于一些人体内组织的湿表面，具有极高的界面结合力。同时因为具备良好的生物相容性，水凝胶可作为一种新型的体内胶粘剂，用于修补组织并避免引发炎症反应。在最近的研究中，水凝胶作为一种新型的离子皮肤也得到了广泛关注。水凝胶可调节的黏合性能和生物相容性在皮肤电子领域有良好的前景，但目前较少看到相关报道。
[0004]目前可见的水凝胶薄膜制备方法多局限于模具浇铸法或旋涂法。而这些方法均不适用于超薄大面积水凝胶薄膜的制备，其缺陷在于：采用模具浇铸法制备水凝胶薄膜时，模具的精度与尺寸限制了水凝胶薄膜的厚度和制备面积，难以制备厚度低于100μm的水凝胶薄膜，且薄膜均匀性无法控制；旋涂法虽能够制备厚度达10μm的超薄水凝胶，但旋涂过程中大量的水分流失不利于结构的稳定塑造，且所得薄膜尺寸有限。
[0005]此外，由于制备过程中，水凝胶需能够在基底表面上均匀流平，因此需要较为亲水的基底，如玻璃、石英或经过plasma处理后的亲水能力提高的PET等薄膜，导致所制备的水凝胶薄膜均难以从基底剥离。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种可剥离式超薄水凝胶、制备方法与应用，以实现大面积的超薄水凝胶的制备，并且所制备的超薄水凝胶非常容易从基底剥离。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术一方面提供一种可剥离式超薄水凝胶的制备方法，该制备方法包括：
[0009]将一步法反应型水凝胶原液涂敷于两片基材之间，通过双辊压制，得到所述可剥离式超薄水凝胶；所述基材为疏水改性的离型膜。
[0010]所述一步法反应型水凝胶原液为添加了所有反应所需成分且尚未发生凝胶化的水凝胶原液，可通过现有技术获得，本专利技术对此不做限定。例如聚丙烯酰胺/海藻酸钠水凝胶、明胶/甘油水凝胶。
[0011]在一优选方案中，两片所述离型膜的厚度不同和/或离型力不相同。在该优选方案中，采用厚度不同和/或离型力不相同的离型膜为水凝胶的保护层，使得水凝胶保存完整且
更容易剥离。
[0012]在一优选方案中，所述离型膜与所述水凝胶原液接触的一侧表面经疏水改性，为疏水面。
[0013]在一优选方案中，所述离型膜为PET薄膜、PVC薄膜。
[0014]在一优选方案中，得到所述可剥离式超薄水凝胶之后，将带有两片离型膜的可剥离式超薄水凝胶密封保存。在本专利技术的制备过程及后续的保存过程中，水凝胶薄膜的双面都有PET薄膜覆盖，阻止了制备及储存过程中的水分流失。
[0015]在一优选方案中，所述双辊压制的间距可在10μm～1000μm范围内调控，以获得不同厚度的水凝胶薄膜，本专利技术的方法获得的水凝胶薄膜厚度最低可达10μm。
[0016]在一优选方案中，所述双辊压制的温度为30～200℃；所使用的双辊具备加热功能，加热区间为30～200℃。
[0017]在一优选方案中，所述可剥离式超薄水凝胶的边长尺寸为(0.1～60)cm，优选为(0.1～30)cm；本专利技术的方法可在大面积(例如实施例中的20
×
30cm2、18
×
60cm2)范围内制备分布均匀，且可以完整剥离的水凝胶薄膜。
[0018]本专利技术另一方面提供一种通过上述制备方法获得的可剥离式超薄水凝胶。
[0019]根据本专利技术的可剥离式超薄水凝胶，优选地，所述可剥离式超薄水凝胶包括水凝胶薄膜和贴附于所述水凝胶薄膜两侧表面的两片疏水改性的离型膜。
[0020]本专利技术再一方面提供上述可剥离式超薄水凝胶作为柔性电子器件与皮肤界面的超透气粘附层的应用。具体例如，采用上述方法制备的水凝胶薄膜作为电子器件的封装层，并将水凝胶封装的柔性电子器件贴附于皮肤表面，既能保持皮肤水分透气，又对柔性电子器件的电学性能没有影响。
[0021]本专利技术采用可调节间距的双辊式涂布机，能够保证所制备水凝胶的厚度可控且薄膜在大面积(边长可到达60cm)范围内分布均匀。在制备过程及后续的保存过程中，水凝胶薄膜的两侧表面都有PET薄膜覆盖，阻止了制备及反应过程中的水分流失；同时PET薄膜与水凝胶薄膜接触的表面经疏水处理，确保大面积的水凝胶薄膜可以完整剥离。进一步的，采用具备不同离型力和/或具有不同厚度的PET薄膜作为水凝胶的保护层，使得水凝胶保存完整且更容易剥离。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例中使用的双辊式涂布机及操作示意图。
[0023]图2a和图2b为实施例1制备的大面积的可剥离水凝胶；其中图2a为夹在双层保护膜之间的超大面积水凝胶薄膜，图2b为水凝胶薄膜剥离过程及完整剥离的水凝胶薄膜。
[0024]图3a为实施例1中保护层及水凝胶薄膜的截面图。
[0025]图3b为实施例1中采用台阶仪测试水凝胶薄膜厚度。
[0026]图4为采用实施例1制备的水凝胶薄膜长时间贴附于皮肤表面的效果图。
[0027]图5为对比例2中采用plasma处理后的PET作为保护膜制备超薄。
[0028]图6a和图6b为实施例5中采用本专利技术方法制备的大面积可剥离水凝胶作为皮肤界面层的光电池器件；图6a为不同厚度的水凝胶薄膜的透过率，图6b为水凝胶薄膜封装光电池器件贴附于皮肤表面。
[0029]图7为光伏器件的电流
‑
电压(J
‑
V)曲线及贴附水凝胶后的器件的J
‑
V曲线，由对比可看出水凝胶对器件的性能基本没有影响。
具体实施方式
[0030]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0031]实施例1
[0032]本实施例采用化学交联法制备水凝胶薄膜：
[0033]将海藻酸钠溶解于6mL纯水中配制成1wt％水溶液，常温搅拌4h使其溶解，50℃搅拌30min使其溶胀。加入丙烯酰胺水溶液(浓度10wt％)1mL搅拌10min，接着加入交联剂N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺(0.15wt％)水溶液490μL，热引发剂过硫酸铵水溶液(浓度5wt％)搅拌2h直至混合均匀，得到一混合溶液。
[0034]选用表面离型力为15
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20g，厚度分别为25μm和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可剥离式超薄水凝胶的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将一步法反应型水凝胶原液涂敷于两片基材之间，通过双辊压制，得到所述可剥离式超薄水凝胶；所述基材为疏水改性的离型膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，两片所述离型膜的厚度不同和/或离型力不相同。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离型膜与所述水凝胶原液接触的一侧表面经疏水改性。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离型膜为PET薄膜、PVC薄膜。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，得到所述可剥离式超薄水凝胶之后，将带有两片离型膜的可剥离式超薄水凝胶密封保存...

【专利技术属性】
技术研发人员：程思敏，徐晓敏，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：