一种具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶及其制备方法，该水凝胶是由亲水性单体丙烯酰胺、超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA和粘附因子ADMAPAA在氧化

【技术实现步骤摘要】
一种具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶及其制备方法，属于超分子水凝胶


技术介绍

[0002]水凝胶是一类具有三维网状结构的亲水性聚合物材料。水作为分散介质，含有特定功能基团的亲水性的化合物通过物理或化学交联形成缠绕网络，赋予水凝胶各式各样的功能。由于良好的生物相容性、抗疲劳性和离子传送能力，水凝胶有被广泛用于仿生材料、电子传感、组织工程以及伤口敷料等医学领域的潜力。
[0003]利用高分子为基本原料构建的水凝胶材料，根据其凝胶形成机理大致可以分为两大类，一类是聚合物通过共价连接的方法所形成的化学交联水凝胶，另一类是利用聚合物之间主客体识别、静电作用等非共价作用力形成的物理交联水凝胶。由高分子链段之间物理交联形成超分子凝胶网络为超分子水凝胶，由于能够充分利用大量天然存在的各类生物分子及其聚集体为基本构造单元，具有原料来源的广泛性、构建过程的可逆性和组装结构的有序性等特点，受到研究人员的广泛关注。
[0004]导电水凝胶是含有导电介质的水凝胶材料，由于其具有良好的可延展性、生物相容性、刺激响应性被广泛地应用在仿生机器人、可穿戴器件等领域。通过掺杂石墨烯、碳纳米管等无机材料和聚吡咯、聚苯胺等导电聚合物来赋予水凝胶导电功能，这种方式得到的导电水凝胶除了会影响穿戴舒适性，还可能导致皮肤过敏或者炎症。因此，通过引入离子来赋予水凝胶导电能力不失为一种选择。
[0005]在导电水凝胶领域，同时具备韧性和粘附性的水凝胶具有强大的应用潜力，可以被广泛应用在电子器件、生物传感以及仿生皮肤等领域。强大的内聚力赋予水凝胶良好的韧性，但是致密的分子间交联网络限制了粘附因子与基材间的非共价相互作用，导致这类水凝胶的粘附性能较差。因此，被应用到电子传感器、人工皮肤等领域时需要借助额外的胶粘剂，极大地限制了它们的实际应用。为了解决这一问题，众多科研人员已经研制出众多具有良好粘附能力的水凝胶。但是，许多粘性水凝胶却欠缺对韧性的考虑，弱的交联网络使得水凝胶内聚力较弱，导致水凝胶的抵抗外力较差，就形成了粘而不韧，韧而不粘的恶性循环趋势。
[0006]在水凝胶领域，制备同时具备粘附性和韧性的导电水凝胶是一项巨大的挑战，需要在平衡粘附力和内聚力的同时赋予水凝胶合适的导电因子。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，尤其是导电水凝胶韧而不粘，粘而不韧的难题，本专利技术提供一种具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶及其制备方法。
[0008]本专利技术的制备方法操作简单、适应性强，得到的水凝胶同时具有导电性、韧性以及粘附性，为水凝胶的应用拓宽范围。
[0009]术语说明：
[0010]粘韧性：同时具有韧性和粘附性。
[0011]超分子导电水凝胶：具有良好导电性能的超分子水凝胶。
[0012]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0013]一种具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶，该水凝胶是由亲水性单体丙烯酰胺、超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA和粘附因子ADMAPAA在氧化
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还原引发体系下引发聚合得到，亲水性单体与超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA、粘附因子ADMAPAA的摩尔比为：(65～110)：(0.1～1.0)：(0.1～1.0)：(2～9)。
[0014]根据本专利技术优选的，粘附因子ADMAPAA是通过如下方法制备得到：9
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(2
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溴乙基)腺嘌呤、N,N
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二甲基丙基丙烯酰胺在有机溶剂中热反应得到。
[0015]根据本专利技术优选的，超分子交联剂客体CDMAPAA是将溴甲基环己烷、N,N
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二甲基丙基丙烯酰胺和乙腈的混合物在60～80℃下反应8～10h制得。
[0016]根据本专利技术优选的，超分子交联剂主体AA1CB7是将葫芦脲C8bim
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HOCB[7]和丙烯腈分散在甲磺酸中，在三氟甲磺酸存在下，于40～60℃反应3～6h制得。
[0017]上述具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶的制备方法，包括步骤如下：
[0018]将亲水性单体丙烯酰胺、超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA和粘附因子ADMAPAA加入到去离子水中搅拌均匀，得到混合液，在混合液中加入过硫酸铵和四甲基乙二胺形成氧化
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还原引发体系，然后迅速转移至聚四氟乙烯模具中，将模具置于40～50℃恒温培养箱中热引发聚合2～4h，反应后冷却至室温得到水凝胶；
[0019]亲水性单体与过硫酸铵、四甲基乙二胺的质量比为(65～110)：(1～2)：(1.5～3)，丙烯酰胺亲水性单体与超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA、粘附因子ADMAPAA的摩尔比为(65～110)：(0.1～1.0)：(0.1～1.0)：(2～9)。
[0020]根据本专利技术优选的，丙烯酰胺亲水性单体与去离子水的摩尔体积比为(15～50)：(10～20)，单位：mmol/mL。
[0021]进一步优选的，丙烯酰胺亲水性单体与过硫酸铵、四甲基乙二胺的质量比为(75～100)：(1～2)：(1.5～2)。
[0022]进一步优选的，亲水性单体与超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA、粘附因子ADMAPAA的摩尔比为(75～100)：(0.1～0.5)：(0.1～0.5)：(2～7)。
[0023]根据本专利技术优选的，粘附因子ADMAPAA具体的制备方法如下：
[0024](1)将腺嘌呤、二溴乙烷、碳酸钾加入到二甲基甲酰胺DMF中，得混合物，将混合物在60～100℃下反应24～48h，除去未反应的腺嘌呤，得到9
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(2
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溴乙基)腺嘌呤，腺嘌呤、二溴乙烷、碳酸钾的摩尔比为(16～38)：(40～85)：(35～75)；腺嘌呤与DMF摩尔体积比为(16～38)：(100～200)，单位：mmol/mL；
[0025](2)9
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(2
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溴乙基)腺嘌呤、N,N
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二甲基丙基丙烯酰胺和DMF的混合物在80～100℃下反应8～10h，用乙醚沉淀后真空干燥，得到粘附因子ADMAPAA。
[0026]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，9
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(2
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溴乙基)腺嘌呤、N,N
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二甲基丙基丙烯酰胺的摩尔比为(6～15)：(8～20)。
[0027]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，9
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(2
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溴乙基)腺嘌呤与DMF的摩尔体积比为(6～15)：(10～20)，单位：mmol/mL。
[0028]根据本专利技术优选的，超分子交联剂客体CDMAPAA具体的制备方法如下：
[0029]将溴甲基环己烷、N,N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶，该水凝胶是由亲水性单体丙烯酰胺、超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA和粘附因子ADMAPAA在氧化
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还原引发体系下引发聚合得到，亲水性单体与超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA、粘附因子ADMAPAA的摩尔比为：(65～110)：(0.1～1.0)：(0.1～1.0)：(2～9)。2.根据权利要求1所述的具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶，其特征在于，粘附因子ADMAPAA是通过如下方法制备得到：9
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(2
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溴乙基)腺嘌呤、N,N
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二甲基丙基丙烯酰胺在有机溶剂中热反应得到；超分子交联剂客体CDMAPAA是将溴甲基环己烷、N,N
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二甲基丙基丙烯酰胺和乙腈的混合物在60～80℃下反应8～10h制得；超分子交联剂主体AA1CB7是将葫芦脲C8bim
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HOCB[7]和丙烯腈分散在甲磺酸中，在三氟甲磺酸存在下，于40～60℃反应3～6h制得。3.权利要求1所述的具有粘韧性葫芦脲超分子导电水凝胶的制备方法，包括步骤如下：将亲水性单体丙烯酰胺、超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA和粘附因子ADMAPAA加入到去离子水中搅拌均匀，得到混合液，在混合液中加入过硫酸铵和四甲基乙二胺形成氧化
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还原引发体系，然后迅速转移至聚四氟乙烯模具中，将模具置于40～50℃恒温培养箱中热引发聚合2～4h，反应后冷却至室温得到水凝胶；亲水性单体与过硫酸铵、四甲基乙二胺的质量比为(65～110)：(1～2)：(1.5～3)，丙烯酰胺亲水性单体与超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA、粘附因子ADMAPAA的摩尔比为(65～110)：(0.1～1.0)：(0.1～1.0)：(2～9)。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，丙烯酰胺亲水性单体与去离子水的摩尔体积比为(15～50)：(10～20)，单位：mmol/mL；优选的，丙烯酰胺亲水性单体与过硫酸铵、四甲基乙二胺的质量比为(75～100)：(1～2)：(1.5～2)，亲水性单体与超分子交联剂主体AA1CB7、超分子交联剂客体CDMAPAA、粘附因子ADMAPAA的摩尔比为(75～100)：(0.1～0.5)：(0.1～0.5)：(2～7)。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，粘附因子ADMAPAA具体的制备方法如下：(1)将腺嘌呤、二溴乙烷、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭业邦，王程昱，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：