一种可重复塑形的导电超分子水凝胶及其制备方法与在制备触摸屏中的应用技术

本发明专利技术提供了一种可重复塑形的导电超分子水凝胶及其制备方法与在制备触摸屏中的应用。该水凝胶的制备方法，包括步骤：将N,N

【技术实现步骤摘要】
一种可重复塑形的导电超分子水凝胶及其制备方法与在制备触摸屏中的应用


[0001]本专利技术涉及一种可重复塑形的导电超分子水凝胶及其制备方法与在制备触摸屏中的应用，属于超分子水凝胶


技术介绍

[0002]触摸屏作为用户操控和使用不同系统、设备的交互界面，在提高人机交互效率与舒适度等方面不可或缺。近年来，使用离子导电水凝胶作为功能层的水凝胶触摸屏，不仅可以准确感知触碰位置，同时赋予了触摸屏良好的机械性能。但是，受到共价交联凝胶网络的限制，这类水凝胶一经塑形难以降解和再次回收利用，最终变成电子废弃物，对自然环境和生命健康产生威胁。因此，可回收并可重新塑形使用的电学材料对发展新一代环境
‑
生命友好电学器件至关重要。
[0003]超分子水凝胶因其具备非共价凝胶网络，常对外界光、热、机械力、化学物质等刺激具有响应性。由机械力诱导的溶液
‑
凝胶状态的可逆转变，即触变性，为使用超分子水凝胶制作可回收重构的电学器件带来了新思路。然而，在超分子水凝胶中实现较好的离子导电性和较高的机械强度较为困难，限制了导电超分子水凝胶的开发，使得其在电学器件领域中鲜有研究。
[0004]因此，为了实现超分子水凝胶的响应性能在电学器件中的功能应用，有必要开发一种具有良好导电性和机械适应性的超分子水凝胶，可在室温下通过回收搅拌即可重新塑形，并且将其触变能力引入到以触摸屏为代表的电学器件中，制作可重构导电超分子水凝胶触摸屏。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种可重复塑形的导电超分子水凝胶及其制备方法与在制备触摸屏中的应用。本专利技术的超分子水凝胶具有良好导电性和机械适应性，可以在室温状态下通过简单机械搅拌就可重新塑形，解决了传统高分子水凝胶一经塑形就难以回收重构的问题。
[0006]术语说明：
[0007]室温：具有本领域公知含义，指25
±
5℃。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种可重复塑形的导电超分子水凝胶的制备方法，包括步骤如下：
[0010]将N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸分子、无机锂盐溶液、聚乙烯醇溶液混合，之后在弱碱性条件下加热使各组分溶解后，得到混合液，之后自然冷却至室温，即得到可重复塑形的导电超分子水凝胶。
[0011]根据本专利技术，所述N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸分子的分子式如下式I所示：
[0012][0013]根据本专利技术优选的，所述N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸分子的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)于溶剂A中，在1
‑
羟基苯并三唑，1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐存在下，二十烷二酸和L
‑
组氨酸甲酯盐酸盐经脱水缩合反应制备得到N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸甲酯；
[0015](2)于溶剂B中，在碱的作用下，N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸甲酯经水解反应制备得到N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸分子。
[0016]优选的，步骤(1)中所述溶剂A为二氯甲烷和/或三氯甲烷，进一步优选为二氯甲烷；所述溶剂A的体积与二十烷二酸的摩尔数之比为1mL:(0.05
‑
0.1)mmol。
[0017]优选的，步骤(1)中所述二十烷二酸、L
‑
组氨酸甲酯盐酸盐、1
‑
羟基苯并三唑、1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:(2
‑
3):(2
‑
2.5):(2
‑
3)。
[0018]优选的，步骤(1)中所述脱水缩合反应于室温下进行，所述脱水缩合反应的时间为5
‑
7天。
[0019]优选的，步骤(1)中所述脱水缩合反应所得反应液的后处理方法如下：将反应液除去溶剂，之后用乙醇溶解所得固体，之后将所得乙醇溶液加入盐溶液中静置6h，过滤得到粗产品，将所得粗产品在乙醇中重结晶，即得到N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸甲酯；进一步优选的，所述盐溶液为饱和氯化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液、饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸氢钾溶液、饱和碳酸钾溶液中一种或两种以上的组合；所述盐溶液与乙醇溶液的体积比为1:(20
‑
40)；用于溶解除去溶剂所得固体的乙醇的量没有具体限定，保证完全溶解所得固体即可。
[0020]优选的，步骤(2)中所述溶剂B为水和醇类溶剂的混合溶剂，混合溶剂中醇类溶剂与水的体积比为(40
‑
60):1，进一步优选为50:1；所述醇类溶剂为乙醇、甲醇、丙醇或正丁醇，进一步优选为乙醇；所述溶剂B的体积与N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸甲酯的摩尔数之比为1mL:(0.005
‑
0.02)mmol。
[0021]优选的，步骤(2)中所述碱为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾，优选为氢氧化锂；所述碱与N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸甲酯的摩尔比为(2.5
‑
4):1。
[0022]优选的，步骤(2)中所述水解反应的时间为1
‑
2天。
[0023]优选的，步骤(2)中水解反应所得反应液的后处理步骤如下：将所得反应液除去醇类溶剂，之后加入酸溶液调节体系的pH为5
‑
6，过滤，干燥，得到N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸分子；所述酸溶液为盐酸溶液或硫酸溶液，优选为盐酸溶液；所述盐酸溶液的质量分数为2
‑
17％，所述硫酸溶液的质量分数为1
‑
18％；所述干燥为室温下真空干燥24
‑
36h。
[0024]根据本专利技术，制备N,N
’‑
1,20
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重复塑形的导电超分子水凝胶的制备方法，包括步骤如下：将N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸分子、无机锂盐溶液、聚乙烯醇溶液混合，之后在弱碱性条件下加热使各组分溶解后，得到混合液，之后自然冷却至室温，即得到导电超分子水凝胶。2.根据权利要求1所述的可重复塑形的导电超分子水凝胶的制备方法，其特征在于，所述N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸分子的制备方法，包括以下步骤：(1)于溶剂A中，在1
‑
羟基苯并三唑，1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐存在下，二十烷二酸和L
‑
组氨酸甲酯盐酸盐经脱水缩合反应制备得到N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸甲酯；(2)于溶剂B中，在碱的作用下，N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸甲酯经水解反应制备得到N,N
’‑
1,20
‑
二十烷二酸酰
‑
L
‑
组氨酸分子。3.根据权利要求2所述的可重复塑形的导电超分子水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中包括以下条件中的一项或多项：a.所述溶剂A为二氯甲烷和/或三氯甲烷，优选为二氯甲烷；所述溶剂A的体积与二十烷二酸的摩尔数之比为1mL:(0.05
‑
0.1)mmol；b.所述二十烷二酸、L
‑
组氨酸甲酯盐酸盐、1
‑
羟基苯并三唑、1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:(2
‑
3):(2
‑
2.5):(2
‑
3)；c.所述脱水缩合反应于室温下进行，所述脱水缩合反应的时间为5
‑
7天；d.所述脱水缩合反应所得反应液的后处理方法如下：将反应液除去溶剂，之后用乙醇溶解所得固体，之后将所得乙醇溶液加入盐溶液中静置6h，过滤得到粗产品，将所得粗产品在乙醇中重结晶，即得到N,N
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1,20
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二十烷二酸酰
‑
L
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组氨酸甲酯；优选的，所述盐溶液为饱和氯化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液、饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸氢钾溶液、饱和碳酸钾溶液中一种或两种以上的组合；所述盐溶液与乙醇溶液的体积比为1:(20
‑
40)。4.根据权利要求2所述的可重复塑形的导电超分子水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中包括以下条件中的一项或多项：a.所述溶剂B为水和醇类溶剂的混合溶剂，混合溶剂中醇类溶剂与水的体积比为(40
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60):1，优选为50:1；所述醇类溶剂为乙醇、甲醇、丙醇或正丁醇，优选为乙醇；所述溶剂B的体积与N,N
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚庆，胥琳，潘瀛，王宣淇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：