本发明专利技术公开一种多功能导电水凝胶的制备方法与应用：包括：多巴胺丙烯酸甲酯的制备：S1、将Na2B4O7和NaHCO3在氮气气氛下溶解，加入盐酸多巴胺，得到混合物A；S2、向混合物A中加入甲基丙烯酸酐和四氢呋喃，调节pH＞8，得到混合物B；S3、将混合物B搅拌，用乙酸乙酯洗涤，调节pH＜2，乙酸乙酯萃取，干燥去除乙酸乙酯层中的水分，得到混合物C；S4、将混合物C旋转蒸发，加入正己烷，在低温条件下再结晶，过滤，真空干燥，得到多巴胺丙烯酸甲酯；多功能导电水凝胶的制备：S1、将AA、DMC、MBA、光引发剂以及CNF溶于水，得到混合物D；S2、将多巴胺丙烯酸甲酯溶于有机溶剂中，得到混合物E；S3、将混合物E加入混合物D中，引发聚合，得到多功能导电水凝胶。得到多功能导电水凝胶。得到多功能导电水凝胶。
【技术实现步骤摘要】
一种多功能导电水凝胶的制备方法与应用
[0001]本专利技术涉及高分子材料
，具体涉及一种多功能导电水凝胶的制备方法与应用。
技术介绍
[0002]导电水凝胶结合了导电性和柔软性，具有优异的灵敏度，较短的响应时间等特点，可以模仿人类皮肤的机械和感知功能。导电水凝胶可以随着人体的运动发生形状变化，这种变化会导致水凝胶的电阻值和导电率发生相应的改变，进而引起电信号的差异。因此，导电水凝胶可以实现其在可穿戴设备、柔性电子皮肤、软体机器人等领域中的应用。
[0003]聚合物导电水凝胶是导电水凝胶中非常重要的组成部分，与天然水凝胶易脆性相比，聚合物水凝胶可以通过改变化学组成、网络结构等在很大范围内调整其拉伸比、机械性能。近些年，聚合物导电水凝胶在组织工程、生物医疗、药物缓释、人造皮肤等多个领域已实现了广泛应用。导电基质是水凝胶在传感应用中必不可少的部分。导电水凝胶可以通过将导电纳米材料包括纳米管、石墨烯、纳米金属颗粒共混引入聚合物中直接制备，但是这种混合方法通常遭受负荷量低和导电成分聚集的问题，从而导致导电性差或者机械性能差。另一种赋予水凝胶导电性的方法是引发共轭前体的原位聚合生成聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺等导电聚合物。然而，这两种方法涉及到相当复杂的过程。此外，导电聚合物的低溶解度往往导致加工困难，导电组分在水凝胶基质中分布不均且不连续。除了填充导电材料外，通过盐溶液、离子液体等在水凝胶中离子的扩散实现离子导电也是一种常见的制备导电水凝胶的方式。Huang等通过氯化钠、海藻酸钠、丙烯酸、丙烯酰胺为原料制备了一种两性离子双网络结构的导电水凝胶。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于针对目前导电水凝胶复杂的制备工艺以及导电性、机械性能差的问题，而提供一种简单的多功能导电水凝胶的制备方法，本专利技术的工艺通过光引发一锅法自由基聚合，制备了双交联的多功能导电水凝胶。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种多功能导电水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
[0007]一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：
[0008]S1、将四硼酸钠(Na2B4O7)和碳酸氢钠(NaHCO3)在氮气气氛下溶解，然后再加入盐酸多巴胺，得到混合物A；
[0009]S2、向所述混合物A中加入甲基丙烯酸酐和四氢呋喃，并调节pH＞8，得到混合物B；
[0010]S3、在氮气气氛下，将所述混合物B搅拌，然后用乙酸乙酯洗涤，调节pH＜2，继续用乙酸乙酯萃取，然后干燥去除乙酸乙酯层中的水分，得到混合物C；
[0011]S4、将所述混合物C进行旋转蒸发，然后加入正己烷，在低温条件下再结晶，然后过滤，真空干燥，得到多巴胺丙烯酸甲酯；
[0012]二、多功能导电水凝胶的制备：
[0013]S1、将丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化铵(DMC)、N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、光引发剂以及纳米纤维素(CNF)溶于水中并搅拌均匀，得到混合物D；
[0014]S2、将所述多巴胺丙烯酸甲酯溶于有机溶剂中并搅拌均匀，得到混合物E；
[0015]S3、将所述混合物E加入所述混合物D中，引发聚合，得到所述多功能导电水凝胶。
[0016]具体的，本专利技术以多巴胺丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸(AA)为原料，通过光引发一锅法自由基聚合，制备了双交联的多功能导电水凝胶。本专利技术采用天然材料纳米纤维素(CNF)做为填充剂，对离子导电水凝胶的机械强度起到了协同作用，蓝光引发作用下只需要几十秒即可制备得到一种兼具高强度、粘附、抗菌、生物相容、导电的多功能水凝胶。本专利技术工艺制备的导电水凝胶在生物传感领域有着极大的应用前景。
[0017]进一步的，一种多功能导电水凝胶的制备方法：一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：步骤S1、将四硼酸钠和碳酸氢钠在氮气气氛下一起溶于去离子水中，然后再加入盐酸多巴胺，得到混合物A；其中：四硼酸钠和碳酸氢钠的质量比为(2
‑
3)：1；四硼酸钠和去离子水的质量体积比为0.1
‑
0.3g/mL；所述四硼酸钠和盐酸多巴胺的质量比为(1
‑
3)：1。
[0018]进一步的，一种多功能导电水凝胶的制备方法：一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：步骤S2、向所述混合物A中加入甲基丙烯酸酐和四氢呋喃，然后滴加氢氧化钠溶液调节pH＞8，得到混合物B；其中：所述盐酸多巴胺与所述甲基丙烯酸酐的质量体积比为1
‑
1.2g/mL；所述甲基丙烯酸酐与所述四氢呋喃的体积比为(8
‑
10)：50。
[0019]进一步的，一种多功能导电水凝胶的制备方法：一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：步骤S3、在氮气气氛下，将所述混合物B在室温下搅拌反应8
‑
12小时，然后用乙酸乙酯洗涤2
‑
5次，用盐酸调节pH＜2，继续用乙酸乙酯萃取3
‑
5次，然后用硫酸镁干燥去除乙酸乙酯层中的水分，得到混合物C；
[0020]进一步的，一种多功能导电水凝胶的制备方法：一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：步骤S4、将所述混合物C进行旋转蒸发，然后加入正己烷，在
‑
5℃～
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15℃下再结晶5
‑
10小时，然后过滤，真空干燥，得到多巴胺丙烯酸甲酯。
[0021]进一步的，一种多功能导电水凝胶的制备方法：二、多功能导电水凝胶的制备：步骤S1、将丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂以及纳米纤维素溶于水中并搅拌均匀，得到混合物D；其中：所述丙烯酸与所述甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化铵的摩尔比为(10
‑
5)：1；所述N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺与所述光引发剂的质量比为1：(1
‑
1.5)；所述混合物D中纳米纤维素占0.5
‑
1.5wt％；所述丙烯酸与所述光引发剂的比例为1.0mmol：(1.5
‑
2.0)mg。
[0022]进一步的，一种多功能导电水凝胶的制备方法：二、多功能导电水凝胶的制备：步骤S1中所述的光引发剂为苯基
‑
2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)。
[0023]进一步的，一种多功能导电水凝胶的制备方法：二、多功能导电水凝胶的制备：步骤S2、将所述多巴胺丙烯酸甲酯溶于有机溶剂中并搅拌均匀，得到混合物E；其中：所述多巴胺丙烯酸甲酯与有机溶剂的摩尔体积比为0.2
‑
0.3mmol/mL；所述的有机溶剂为无水乙醇。
[0024]进一步的，一种多功能导电水凝胶的制备方法：二、多功能导电水凝胶的制备：步骤S3、将所述混合物E加入所述混合物D中，通过蓝光引发自由基聚合40
‑
60秒，得到所述多功能导电水凝胶；其中：所述混合物E与所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多功能导电水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：S1、将四硼酸钠和碳酸氢钠在氮气气氛下溶解，然后再加入盐酸多巴胺，得到混合物A；S2、向所述混合物A中加入甲基丙烯酸酐和四氢呋喃，并调节pH＞8，得到混合物B；S3、在氮气气氛下，将所述混合物B搅拌，然后用乙酸乙酯洗涤，调节pH＜2，继续用乙酸乙酯萃取，然后干燥去除乙酸乙酯层中的水分，得到混合物C；S4、将所述混合物C进行旋转蒸发，然后加入正己烷，在低温条件下再结晶，然后过滤，真空干燥，得到多巴胺丙烯酸甲酯；二、多功能导电水凝胶的制备：S1、将丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯三甲基氯化铵、N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、光引发剂以及纳米纤维素溶于水中并搅拌均匀，得到混合物D；S2、将所述多巴胺丙烯酸甲酯溶于有机溶剂中并搅拌均匀，得到混合物E；S3、将所述混合物E加入所述混合物D中，引发聚合，得到所述多功能导电水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种多功能导电水凝胶的制备方法，其特征在于，一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：步骤S1、将四硼酸钠和碳酸氢钠在氮气气氛下一起溶于去离子水中，然后再加入盐酸多巴胺，得到混合物A；其中：四硼酸钠和碳酸氢钠的质量比为(2
‑
3)：1；四硼酸钠和去离子水的质量体积比为0.1
‑
0.3g/mL；所述四硼酸钠和盐酸多巴胺的质量比为(1
‑
3)：1。3.根据权利要求1所述的一种多功能导电水凝胶的制备方法，其特征在于，一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：步骤S2、向所述混合物A中加入甲基丙烯酸酐和四氢呋喃，然后滴加氢氧化钠溶液调节pH＞8，得到混合物B；其中：所述盐酸多巴胺与所述甲基丙烯酸酐的质量体积比为1
‑
1.2g/mL；所述甲基丙烯酸酐与所述四氢呋喃的体积比为(8
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10)：50。4.根据权利要求1所述的一种多功能导电水凝胶的制备方法，其特征在于，一、多巴胺丙烯酸甲酯的制备：步骤S3、在氮气气氛下，将所述混合物B在室温下搅拌反应8
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12小时，然后用乙酸乙酯洗涤2
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5次，用盐酸调节pH＜2，继续用乙酸乙酯萃取3
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5次，然后用硫酸镁干燥去除乙酸乙酯层中的水...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏静静，唐艳涛，王芳，李保利，赵凌，段鹏辉，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：
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