一种导电凝胶材料的制备方法和应用技术

一种导电凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乙烯醇缩丁醛、聚合物A、碳酸钠、天然高聚物和水混合，得到导电前驱体溶液；(2)将表面活性剂水溶液和导电前驱体溶液混合，将混合物依次进行预冷处理和冷冻

【技术实现步骤摘要】
一种导电凝胶材料的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及导电材料的
，特别涉及一种导电凝胶材料的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]柔性可穿戴材料是近年来兴起的新型轻质材料，因其轻质性、便携性而受到开发人员的广泛关注。近年来，柔性材料经历了从有机高分子复合绝缘材料到导电材料的快速发展。
[0003]导电凝胶是一种拥有广阔应用前景的新型材料，它既是一种有机导体，又具有凝胶材料独特的三维网络结构和由此产生的独特物理化学性质，比如较大的表面积、高孔隙率以及结构可调控性。但是，目前所报道的导电凝胶大部分以聚氨酯为基本材料，通过掺杂高毒性导电高分子聚合物、层状石墨烯材料或者金属离子，以共价交联或者配位交联而成，其往往具有较差的生物兼容性和高毒性，且不具备自修复能力，因而在柔性可穿戴材料领域受到限制；并且，通过上述方法制备的导电凝胶材料往往不具有可降解性而对环境造成负荷。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种导电凝胶材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的多孔导电凝胶材料无毒性、高温可降解，且可在短时间内进行自我修复。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种导电凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将β
‑
D
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甘露糖醛酸和α
‑
L
‑
古洛糖醛酸按质量比1：1溶解，并加入浓硫酸在80℃下反应，得到聚合物A；r/>[0008](2)将聚乙烯醇缩丁醛缩丁醛、聚合物A、碳酸钠、天然高聚物和水混合，得到导电前驱体溶液；
[0009](3)将表面活性剂水溶液和导电前驱体溶液混合，将混合物依次进行预冷处理和冷冻
‑
解冻循环处理，得到自修复可降解多孔导电凝胶材料；
[0010]所述表面活性剂为阴离子表面活性剂。
[0011]优选的，所述步骤(1)中聚乙烯醇缩丁醛缩丁醛和聚合物A的质量比为2～10:1；
[0012]所述聚乙烯醇缩丁醛缩丁醛和聚合物A的总质量、天然高聚物的质量和水体积比为1.0～1.5g:0.01～0.05g:10mL。
[0013]优选的，所述步骤(1)中天然高聚物为壳聚糖、羧甲基纤维素钠、可溶性淀粉和透明质酸中的一种或几种。
[0014]优选的，所述步骤(1)中混合的温度为90～100℃。
[0015]优选的，所述步骤(2)中阴离子表面活性剂为磺酸盐类阴离子表面活性剂。
[0016]优选的，所述磺酸盐类阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、α
‑
烯基磺酸钠、
脂肪酸甲酯磺酸钠、仲烷基磺酸钠和脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠中的一种或几种。
[0017]优选的，所述步骤(2)中表面活性剂水溶液的浓度为0.02～0.1g/mL；
[0018]所述表面活性剂水溶液和导电前驱体溶液的体积比为1～2:1。
[0019]优选的，所述步骤(2)中预冷处理的温度为1～4℃，时间为2～4h；
[0020]所述冷冻
‑
解冻循环处理的冷冻温度为
‑
10～
‑
20℃；
[0021]所述冷冻
‑
解冻循环处理的次数为3～5次，单次冷冻的时间为3～6h。
[0022]本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备的自修复可降解多孔导电凝胶材料。
[0023]本专利技术提供了上述方案所述的自修复可降解多孔导电凝胶材料在导电可穿戴柔性材料中的应用。
[0024]本专利技术提供了一种导电凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将β
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D
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甘露糖醛酸和α
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L
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古洛糖醛酸按质量比1：1溶解，并加入浓硫酸在80℃下反应，得到聚合物A；(2)将聚乙烯醇缩丁醛缩丁醛、聚合物A、碳酸钠和天然高聚物溶解于水中，得到导电前驱体溶液；(3)将表面活性剂水溶液和导电前驱体溶液混合，将混合物依次进行预冷处理和冷冻
‑
解冻循环处理，得到自修复可降解多孔导电凝胶材料。本专利技术以高分子材料聚合物A与碳酸钠反应后复合聚乙烯醇缩丁醛缩丁醛为凝胶网络骨架，由阴离子表面活性剂进行物理交联，通过循环冷冻
‑
解冻处理制备得到多孔导电凝胶材料。本专利技术中的阴离子表面活性剂由亲水性的
‘
头部
’
和由长链烷基组成的疏水性
‘
尾部
’
共同构成，其亲水性头部可与天然高分子材料形成较强的氢键结合力，而疏水性尾部可在网络内部制造出非水环境，从而使骨架内部出现均匀地微孔阵列，使得导电碎片离子可在内部自由穿梭而赋予材料良好的导电性能；并且，由于这种可逆结合力的存在，使得材料具有断裂后快速自修复及高温快速自降解的性能。
[0025]本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备的自修复可降解多孔导电凝胶材料。本专利技术提供的导电凝胶材料内部孔道大小均一可控；且内部存在大量游离离子，使得材料具有优良的导电性能；本专利技术提供的多孔导电凝胶材料具有较强的机械性能及自修复性能，且可降解，具有良好的生物相容性。实施例结果表明，本专利技术提供的多孔导电凝胶材料在5s内即可实现自我修复，且愈合前后应力基本不变；在70℃的水中40min的降解率可达到100％左右。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1制备的多孔导电凝胶材料的SEM图；
[0027]图2为本专利技术实施例1制备的多孔导电凝胶材料的导电性能测试图；
[0028]图3为本专利技术实施例1制备的多孔导电凝胶材料的自修复过程及修复部分的SEM图；
[0029]图4为本专利技术实施例1制备的多孔导电凝胶材料修复前后的应力/应变变化图；
[0030]图5为本专利技术实施例1制备的多孔导电凝胶材料在水中的降解能力测试图；
[0031]图6为本专利技术实施例1制备的多孔导电凝胶材料在沙土中的降解能力测试图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供了一种导电凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0033](1)将β
‑
D
‑
甘露糖醛酸和α
‑
L
‑
古洛糖醛酸按质量比1：1溶解，并加入浓硫酸在80℃下反应，得到聚合物A；
[0034](1)将聚乙烯醇缩丁醛缩丁醛、聚合物A、碳酸钠、天然高聚物和水混合，得到导电前驱体溶液；
[0035](2)将表面活性剂水溶液和导电前驱体溶液混合，将混合物依次进行预冷处理和冷冻
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解冻循环处理，得到导电凝胶材料；
[0036]所述表面活性剂为阴离子表面活性剂。
[0037]本专利技术将聚乙烯醇缩丁醛缩丁醛、β
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D
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甘露糖醛酸、碳酸钠、天然高聚物和水混合，得到导电前驱体溶液。在本专利技术中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将β
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D
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甘露糖醛酸和α
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L
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古洛糖醛酸按质量比1：1溶解，并加入浓硫酸在80℃下反应，得到聚合物A；(2)将聚乙烯醇缩丁醛、聚合物A、碳酸钠、天然高聚物和水混合，得到导电前驱体溶液；(3)将表面活性剂水溶液和导电前驱体溶液混合，将混合物依次进行预冷处理和冷冻
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解冻循环处理，得到自修复可降解多孔导电凝胶材料；所述表面活性剂为阴离子表面活性剂；所述步骤(2)中聚乙烯醇缩丁醛和聚合物A的质量比为2～10:1；所述聚乙烯醇缩丁醛和聚合物A的总质量、天然高聚物的质量和水体积比为1.0～1.5g:0.01～0.05g:10mL。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中天然高聚物为壳聚糖、羧甲基纤维素钠、可溶性淀粉和透明质酸中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合的温度为90～100℃。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊花，
申请(专利权)人：广西荣达新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：