一种含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于水凝胶技术领域。本发明专利技术提供了一种含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶及其制备方法，将聚氧乙烯20油醚、三乙胺和二氯甲烷混合，得到混合液；将二氯甲烷、丙烯酰氯和混合液混合后进行反应，反应产物进行真空干燥，得到的聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯和乙二醇溶液进行第一混合，得到澄清溶液，澄清溶液、丙烯酰胺、氯化钠、过硫酸钾和四甲基乙二胺进行第二混合，水凝胶前体溶液进行聚合反应，得到含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶。本发明专利技术采用的两亲性大分子交联剂与二元溶剂体系协同作用能够赋予水凝胶优异的机械性能，抗疲劳性能和保水性能，同时可多次重复使用，并提高了水凝胶网络的稳定性，极大地拓宽了水凝胶的实际应用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水凝胶
，尤其涉及一种含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶为含有大量水的三维网状结构，能够成为可穿戴柔性传感器的理想材料。但随着对可穿戴柔性传感器的需求不断增加，水凝胶应变传感材料机械强度差且发生较大形变时灵敏度就会降低的缺点也凸显出来，因此需要依靠强韧型水凝胶的可拉伸性能和优异的抗疲劳性能来解决这一问题。
[0003]传统的疏水缔合水凝胶是通过大量的表面活性剂与疏水单体结合形成胶束，为凝胶提供物理交联点，从而形成聚合物网络。通常情况下，可以通过增加疏水单体的含量，适当增加表面活性剂，或者加入氯化钠来提高网络的交联密度，得到机械性能更强的水凝胶。然而，水凝胶网络中大量的小分子表面活性剂只是以物理作用连接在网络之上，这将导致水凝胶网络在长时间使用之后，小分子表面活性剂会从网络中迁移出去，导致水凝胶的结构坍塌，使其性能大打折扣。
[0004]因此，开发一种网络结构稳定、力学性能优异的疏水缔合导电水凝胶应用于柔性传感器具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶及其制备方法。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶的制备方法，包含如下步骤：
[0008]1)将聚氧乙烯20油醚、三乙胺和二氯甲烷混合，得到混合液；
[0009]2)将二氯甲烷、丙烯酰氯和混合液混合后进行反应，反应产物进行真空干燥，得到聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯；
[0010]3)将聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯和乙二醇溶液进行第一混合，得到澄清溶液，澄清溶液、丙烯酰胺、氯化钠、过硫酸钾和四甲基乙二胺进行第二混合，得到水凝胶前体溶液；
[0011]4)将水凝胶前体溶液进行聚合反应，得到含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶。
[0012]作为优选，步骤1)所述聚氧乙烯20油醚、三乙胺和二氯甲烷的质量体积比为105～125g：18～25g：190～210mL。
[0013]作为优选，步骤1)所述混合的温度为
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2～2℃，混合的时间为1.5～2.5h。
[0014]作为优选，步骤2)所述二氯甲烷和丙烯酰氯的体积质量比为90～110mL：32～40g；所述丙烯酰氯和步骤1)所述三乙胺的质量比为32～40：18～25。
[0015]作为优选，步骤2)所述混合的温度为
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2～2℃，混合的时间为4～6h。
[0016]作为优选，步骤2)所述反应的温度为15～35℃，反应的时间为10～14h，真空干燥的时间为45～52h。
[0017]作为优选，步骤3)所述聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯、乙二醇溶液、丙烯酰胺和氯化钠的质量比为0.6～2.5：12～25：2～3：0.4～0.6；乙二醇溶液包含乙二醇和水，乙二醇和水的质量比为1～2：1～2。
[0018]作为优选，步骤3)所述第一混合的时间为3～5h，第二混合的时间为1～3min。
[0019]作为优选，步骤4)所述聚合反应的温度为45～55℃，聚合反应的时间为5～7h。
[0020]本专利技术还提供了所述的制备方法制备得到的含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶。
[0021]本专利技术的有益效果包括：
[0022]本专利技术采用水和乙二醇为二元溶剂体系，以聚丙烯酰胺网络为水凝胶骨架，聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯作为大分子两亲性交联剂制备含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶，聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯的结构中含有亲水和疏水的两亲性链段，使其自身就能形成缔合胶束，而分子链中的双键使其能够牢固的交联到聚丙烯酰胺网络中。两亲性交联剂的引入使水凝胶网络更加紧密，结构更加稳定。采用的两亲性大分子交联剂与二元溶剂体系协同作用能够赋予水凝胶优异的机械性能，抗疲劳性能和保水性能，同时可多次重复使用，并提高了水凝胶网络的稳定性，极大地拓宽了水凝胶的实际应用。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶的制备方法，包含如下步骤：
[0024]1)将聚氧乙烯20油醚、三乙胺和二氯甲烷混合，得到混合液；
[0025]2)将二氯甲烷、丙烯酰氯和混合液混合后进行反应，反应产物进行真空干燥，得到聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯；
[0026]3)将聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯和乙二醇溶液进行第一混合，得到澄清溶液，澄清溶液、丙烯酰胺、氯化钠、过硫酸钾(KPS)和四甲基乙二胺(TEMED)进行第二混合，得到水凝胶前体溶液；
[0027]4)将水凝胶前体溶液进行聚合反应，得到含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶。
[0028]本专利技术中，步骤1)所述聚氧乙烯20油醚、三乙胺和二氯甲烷的质量体积比优选为105～125g：18～25g：190～210mL，进一步优选为110～120g：20～22g：195～205mL，更优选为115g：20.4～21g：200～202mL。
[0029]本专利技术中，步骤1)所述混合的温度优选为
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2～2℃，进一步优选为
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1～1℃，更优选为0℃；混合的时间优选为1.5～2.5h，进一步优选为1.7～2.2h，更优选为2h。
[0030]本专利技术中，步骤2)所述二氯甲烷和丙烯酰氯的体积质量比优选为90～110mL：32～40g，进一步优选为95～105mL：34～38g，更优选为100～102mL：35～36g；所述丙烯酰氯和步骤1)所述三乙胺的质量比优选为32～40：18～25，进一步优选为34～38：20～22，更优选为35～36：20.4～21。
[0031]本专利技术中，步骤2)所述混合的温度优选为
‑
2～2℃，进一步优选为
‑
1～1℃，更优选为0℃；混合的时间优选为4～6h，进一步优选为4.5～5.5h，更优选为5h。
[0032]本专利技术中，步骤2)所述反应的温度优选为15～35℃，进一步优选为20～30℃，更优选为22～26℃；反应的时间优选为10～14h，进一步优选为11～13h，更优选为12h；真空干燥的时间优选为45～52h，进一步优选为47～50h，更优选为48～49h。
[0033]本专利技术步骤2)中，反应产物优选先进行后处理再进行真空干燥，后处理优选为顺次进行减压抽滤去除三乙胺盐酸盐(三乙胺和丙烯酰氯的氯生成三乙胺盐酸盐)、旋蒸去除二氯甲烷、沉析旋蒸产物、过滤三乙胺盐酸盐沉淀、旋蒸去除乙醚；沉析旋蒸产物所用的试剂优选为乙醚；沉析旋蒸产物的时间优选为2.5～3.5h，进一步优选为3h。
[0034]本专利技术中，步骤3)所述聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯、乙二醇溶液、丙烯酰胺(AAm)和氯化钠的质量比优选为0.6～2.5：12～25：2～3：0.4～0.6，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：1)将聚氧乙烯20油醚、三乙胺和二氯甲烷混合，得到混合液；2)将二氯甲烷、丙烯酰氯和混合液混合后进行反应，反应产物进行真空干燥，得到聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯；3)将聚氧乙烯20油醚丙烯酸酯和乙二醇溶液进行第一混合，得到澄清溶液，澄清溶液、丙烯酰胺、氯化钠、过硫酸钾和四甲基乙二胺进行第二混合，得到水凝胶前体溶液；4)将水凝胶前体溶液进行聚合反应，得到含有两亲性交联剂的强韧导电水凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述聚氧乙烯20油醚、三乙胺和二氯甲烷的质量体积比为105～125g：18～25g：190～210mL。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述混合的温度为
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2～2℃，混合的时间为1.5～2.5h。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述二氯甲烷和丙烯酰氯的体积质量比为90～110mL：32～40g；所述丙烯酰氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，崔国庆，吴广峰，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：