一种聚乙烯亚胺/聚氨酯水凝胶电解质及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯亚胺/聚氨酯水凝胶电解质及制备方法和应用。通过聚氨酯链段的端基与聚乙烯亚胺侧链基团反应，形成三维凝胶网络结构。这类聚氨酯是由柔性的弱疏水的聚丙二醇嵌段和刚性的强疏水的脲基嘧啶酮嵌段组成的，具有自发的折叠组装结构。当受到外力拉伸时，折叠结构发生解折叠，耗散能量；在应力释放后，折叠结构自发恢复。所公开的聚乙烯亚胺/聚氨酯水凝胶电解质不仅具有优异的强度和恢复能力，同时具有良好的离子传导能力。基于此电解质所制备的水系储能器件，在超级电容器、锌电池、水系锂离子电池、水系钠离子电池、水系镁离子电池等柔性可穿戴电子产品方面具有良好的应用前景。好的应用前景。好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯亚胺/聚氨酯水凝胶电解质及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物电解质材料领域，具体涉及一种聚乙烯亚胺/聚氨酯水凝胶电解质及 制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水凝胶已经被广泛应用于医疗、人工器官、微流控、软体机器等领域。随着学科之间的 交叉，可穿戴电子设备的兴起使水凝胶在能源领域的应用成为新的研究热点。由于具有良好 的弹性、良好的离子传导能力和不漏液等优点，水凝胶电解质成为可穿戴的柔性水系储能器 件，如超级电容器、锌电池、水系锂离子电池、水系钠离子电池、水系镁离子电池等水系金 属离子二次电池的理想选择。为了保证器件在面临躯体运动带来的复杂形变以及潜在的外部 刺激等情况时仍能稳定输出能量，电解质材料的机械性能对于实际应用是十分重要的。
[0003]传统的化学交联水凝胶电解质往往机械强度不高并且较脆，这是因为内部交联网络的不 均匀导致应力集中明显，拉伸过程中裂纹快速扩展。为了提高凝胶电解质的强度和韧性，一 种有效的手段为引入能量耗散机制，比如在网络内部引入大量的牺牲键，包括共价键及氢键、 配位键、离子键等次级键。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯亚胺/聚氨酯水凝胶电解质,其特征在于:它是由组分A和组分B构成，其中组分A的质量占比为10％～50％，其化学结构如下所示：其中p为10～34之间的某一正整数；n为1～30之间的某一正整数；m1和m2的和为130的1～50倍，m2和m1的比值在12～129之间。余量为组分B，其为氯化钠水溶液、硫酸钠水溶液、碳酸钠水溶液、柠檬酸三钠水溶液、硫酸锌水溶液、硫酸锰水溶液、双三氟甲磺酰亚胺锂水溶液或双三氟甲磺酰亚胺镁水溶液的任意组合。2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯亚胺/聚氨酯水凝胶电解质，其特征在于：它是由如下方法步骤制备的：(1)按摩尔比1:1:1.5～3将2
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乙酰基
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γ
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丁内酯、碳酸胍与三乙胺在乙醇中回流6～12h得到单体1
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羟基功能化尿嘧啶；(2)在无水环境下，将聚丙二醇与六亚甲基二异氰酸酯按摩尔比1:2在60～95℃反应3～10h后得到异氰酸根封端的预聚体2，再将步骤(1)得到的单体1与预聚体2按摩尔比0.5～1：1于60～95℃聚合6～24h，获得聚氨酯3，所述的聚氨酯3的封端基团为异氰酸根或羟基；(3)将步骤(2)获得的聚氨酯3用丙酮溶解、煮沸、浓缩后出料到水中，再与过量的N,N
‑
羰基二咪唑于25～60℃反应6～24h得到聚氨酯4，所述的聚氨酯4的封端基团为N
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咪...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贵宾，李磊博，鲁楠，姜迪，张号群，栾加双，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：