一种聚电解质弹性体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种聚电解质弹性体及其制备方法和应用，该聚电解质弹性体由1

【技术实现步骤摘要】
一种聚电解质弹性体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子聚合物材料
，具体涉及一种聚电解质弹性体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，软离子器件(柔性触摸屏、离子电缆、离子皮肤)具有高度可延展性、良好的导电性和透明性，在柔性传感器、软体机器人及生物医疗方面受到广泛关注。
[0003]水凝胶作为一种具有生物相容性的聚合物网络，长期以来一直被用于电生理学测量。基于水凝胶的离子导体具有电子导体不具备特性，包括可拉伸性、光学透明度、自愈合能力以及生物相容性，这种特性的组合使水凝胶成为柔性电子和软机械的理想材料。然而，水凝胶由于其固有特性的限制不能很好地粘附在其他材料上，在低于0℃时水凝胶器件无法工作，并且在自然环境条件水分的快速蒸发也会使基于水凝胶的器件导电性能和机械性能下降，还有电极长时间接触水凝胶会被腐蚀。因此，受限于水凝胶器件材料本身的特性，水凝胶无法暴露在自然环境中长时间应用。
[0004]基于离子液体的离子凝胶曾因其不易挥发、优异的热稳定性和离子导电性而受到广泛关注，然而离子液体凝胶面临的一个问题是离子液体在受到机械力(如挤压)时，离子液体不可避免会发生泄露。
[0005]2018年，Ding团队报道了通过将盐溶解在聚合物中制备一系列离子导电弹性体(ICE)的策略。该材料具有良好的拉伸性能、透明性和离子导电性。此外，在空气，高温或高压下，ICE都表现出非常高的稳定性，具有良好的附着力且对金属电极没有腐蚀作用，因为它不含水，且不会从空气中吸收水分(聚合物基体是疏水的)。基于以上优点，ICE在当时被认为是工程离子器件的理想材料。但是ICE中的离子是可自由移动的离子，其自由离子可能会往介电层渗透，从而导致短路，器件失效。因此随着软离子导体器件的发展，迫切需要研究一种新型的更稳定的聚电解质弹性体。

技术实现思路

[0006]针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种聚电解质弹性体，该聚电解质弹性体由1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯或/和丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯在交联剂、光引发剂和紫外光照的作用下进行反应获得。
[0007]作为本专利技术进一步地改进，交联剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯。
[0008]作为本专利技术进一步地改进，光引发剂为2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦。
[0009]作为本专利技术进一步地改进，1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯和丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯的摩尔比为1:0
‑
1:10。聚丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯是一种疏水聚合物，提高丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯的比例，有益于共聚物在环境中的稳定性，但丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯含量过高，则会减低共聚物的导电性。
[0010]作为本专利技术进一步地改进，1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯和丙烯酸
‑2‑
甲
氧乙基酯的摩尔比为1:1。
[0011]作为本专利技术进一步地改进，交联剂的摩尔量占1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯与丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯的摩尔量之和的百分比为0.1
‑
0.5mol％，引发剂的摩尔量占1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯与丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯的摩尔量之和的百分比为0.1
‑
0.5mol％。
[0012]本专利技术还提供一种上述聚电解质弹性体的制备方法。该制备方法为：将1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯和丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯混合，加入交联剂和光引发剂，紫外光照进行聚合，得到聚电解质弹性体。
[0013]作为本专利技术进一步地改进，该制备方法具体为：将1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯和丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯进行混合，加入1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯作为交联剂，光引发剂溶解于混合液体中，形成透明的前驱液，然后将前驱液注入由聚四氟乙烯垫片隔开的玻璃模具中，紫外光照，得到聚电解质弹性体。
[0014]作为本专利技术进一步地改进，紫外的波长为365nm。
[0015]作为本专利技术进一步地改进，1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯由3
‑
磺丙基丙烯酸盐钾盐和1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐在溶剂中搅拌，过滤，除去溶剂得到，其中3
‑
磺丙基丙烯酸盐钾盐和1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐的质量比为1.0:1
‑
1.5:1。
[0016]作为本专利技术进一步地改进，1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯的制备方法具体为将3
‑
磺丙基丙烯酸盐钾盐和1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑氯盐加入到溶剂中，再加入抑聚剂，室温下搅拌，再将混合物过滤除去沉淀，收集滤液，然后除去滤液中的溶剂，得到粘稠的透明产物。
[0017]作为本专利技术进一步地改进，抑聚剂为4
‑
甲氧基苯酚。
[0018]本专利技术还提供一种上述聚电解质弹性体的应用，该聚电解质弹性体用于3D打印。该聚电解质弹性体用作3D打印的墨水，可打印各种高精度的形状以及器件。
[0019]与现有技术相比，本专利技术提供的一种聚电解质弹性体及其制备方法和应用，其聚电解质弹性体阴离子固定在聚合物链上，阳离子受电荷作用而被吸附在阴离子周边，因此，该聚电解质弹性体不包含任何溶剂，不存在溶剂泄露或离子扩散而导致的电信号不稳定的问题，具有优异的稳定性，可长时间在环境中保持信号稳定，且可用于3D打印。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例公开的高分子单体1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯的核磁氢谱图谱；
[0021]图2为本专利技术实施例公开的六种聚电解质弹性体的力学性能结果示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例公开的六种聚电解质弹性体的透明度测试结果示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例公开的六种聚电解质弹性体的导电率测试结果；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚电解质弹性体，其特征在于，所述聚电解质弹性体由1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯或/和丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯在交联剂、光引发剂和紫外光照的作用下进行反应获得。2.根据权利要求1所述的聚电解质弹性体，其特征在于，所述交联剂为1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯。3.根据权利要求1所述的聚电解质弹性体，其特征在于，所述1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯和丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯的摩尔比为1:0
‑
1:10。4.根据权利要求1所述的聚电解质弹性体，其特征在于，所述1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯和丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯的摩尔比为1:1。5.根据权利要求1所述的聚电解质弹性体，其特征在于，所述交联剂的摩尔量占1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯与丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯的摩尔量之和的百分比为0.1
‑
0.5mol％，所述引发剂的摩尔量占1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3
‑
磺丙基丙烯酸酯与丙烯酸
‑2‑
甲氧乙基酯的摩尔量之和的百分比为0.1
‑
0.5mol％。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的聚电解质弹性体的制备方法，其特征在于，将1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑3<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨灿辉，李财聪，何耘丰，葛锜，程健翔，程思博，
申请(专利权)人：苏州凝智新材料发展有限公司，
类型：发明
国别省市：