液晶弹性体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种液晶弹性体及其制备方法和应用，所述液晶弹性体包括液晶聚合物基体，及分散在其中的

【技术实现步骤摘要】
液晶弹性体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物高分子材料
，特别涉及一种液晶弹性体及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]在大自然中，生物对于外界的应激响应行为提供了许多新的思路给仿生研究人员，比如变色龙
、
趋光的向日葵等等，受到外界刺激如光
、
温度
、pH
而产生响应性变化的材料受到了广泛的研究
。
目前，应用于刺激响应型器件的材料有液晶弹性体
、
水凝胶以及形状记忆聚合物等等，由于这些材料受到刺激后具有宏观变化
(
如尺寸
、
形状
、
表面形貌
)
，它们往往被应用于软体执行器
、
传感器以及生物学材料中去
。
其中，液晶弹性体作为一种液晶聚合物，既保留了液晶的各向异性，还具有橡胶弹性的特性，可以通过控制温度使其完成可逆的热致形变
。
使用光热转换效应来以一种无线
、
非接触式
、
远程的方式来驱动液晶弹性体，给予了其能适应各种复杂的场景的能力，这让光驱动的液晶弹性体成为一种优异的响应性材料
。
然而，液晶弹性体是一种由液晶单体经轻微交联而来的一种高分子材料，其力学性能不足，这限制了其在致动器
、
人工肌肉上的应用
。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，本专利技术提出一种液晶弹性体，该弹性体既具有良好的光响应与驱动性能，又具有良好的力学性能，能应用于各种环境中
。
同时，本专利技术还提供该液晶弹性体的制备方法和应用
。
[0004]具体地，本专利技术采取如下的技术方案：
[0005]本专利技术的第一方面是提供一种液晶弹性体，所述液晶弹性体包括液晶聚合物基体，及分散在其中的
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料；所述液晶聚合物基体由液晶聚合物分子链之间通过化学键连接或交联形成；所述
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料包括
MXene、
纳米纤维素和包覆在所述
MXene
和纳米纤维素上的聚多巴胺
。
[0006]本专利技术的液晶弹性体是由填充有
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料的液晶聚合物组成，其中液晶聚合物
、MXene、
纳米纤维素和聚多巴胺通过化学交联与相互缠绕和物理的相互作用，聚合物分子链之间是通过化学键连接或交联，
MXene
与
MXene
之间是通过氢键交联，
MXene
与纳米纤维素通过范德华力连接，
MXene
和纳米纤维素两者与聚多巴胺之间是通过聚多巴胺的氧化自聚合反应交联，另外
MXene
与多巴胺还存在配位键的作用，
MXene、
纳米纤维素
、
聚多巴胺和聚合物分子链之间还存在物理缠绕，相互作用密切，可提高材料的力学性能
。
[0007]而且
MXene
作为一类新型的二维材料，由于表面等离子体共振效应，具有很强的光热转换效应，尤其是近红外区域的光吸收，利用
MXene
作为光热掺杂剂可对液晶弹性体进行光刺激驱动
。
此外，
MXene
还有很强的本征力学性能，
MXene
的加入同时可以增强液晶弹性的力学性能
。
纳米纤维素是一种提取于自然界的生物高分子材料，可以作为分散剂，由于纳米
纤维素与
MXene
材料同时存在静电斥力以及范德华力，因此纳米纤维素与
MXene
之间存在微间距，提供聚多巴胺与
MXene
结合的空间，避免了多巴胺的氧化自聚合带来的
MXene
材料之间的直接交联，可增大改性后
MXene
的水分散性
。
同时，纳米纤维素还具有增强力学性能的作用，可以改善液晶的力学性能
。
多巴胺单体在
pH
＝8～9的水环境中能发生氧化自聚合，不断形成的聚多巴胺纳米颗粒能形成膜包裹
MXene
与纳米纤维素的表面，减少与水的物理接触以及抢占
MXene
与水作用的位点，以此减缓
MXene
在水体环境或潮湿的空气中的氧化
。
同时，聚多巴胺也有光热转换性能，与
MXene
形成光热协同转换效应
。
此外，聚多巴胺上的茶酚基团有一定的疏水效果，可以增加
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料在液晶聚合物里面的分散性
。
因此，本专利技术的液晶弹性体具有良好的光热响应性能与力学性能，具有成为人工肌肉
、
致动器的潜力
。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述液晶弹性体中所述
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料的添加量为
0.1
～
1wt
％
。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述液晶聚合物包括低聚合度的液晶低聚物
(Liquid Crystal Oligomer)、
低交联度的液晶弹性体
(Liquid Crystal Elastomer)
和高交联度的液晶聚合物网络
(Liquid Crystal Network)
中的至少一种
。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述液晶聚合物包括聚丙烯酸酯液晶聚合物
、
单丙烯酸酯液晶与双丙烯酸酯液晶共聚的液晶聚合物
、
丙烯酸酯液晶与硫醇共聚的液晶聚合物中的至少一种
。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述
MXene
与纳米纤维素的质量比为1：
4.5
～
10
，所述聚多巴胺由多巴胺单体氧化自聚合得到，所述多巴胺单体与
MXene
的质量比为
1∶0.05
～
0.2
，优选
1∶0.05
～
0.15
，更优选
1∶0.08
～
0.1。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料为聚多巴胺在
MXene、
纳米纤维素的表面通过其粘附性作用或化学键结合形成的复合物...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种液晶弹性体，其特征在于：所述液晶弹性体包括液晶聚合物基体，及分散在其中的
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料；所述液晶聚合物基体由液晶聚合物分子链之间通过化学键连接或交联形成；所述
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料包括
MXene、
纳米纤维素和包覆在所述
MXene
和纳米纤维素上的聚多巴胺
。2.
根据权利要求1所述的液晶弹性体，其特征在于：所述液晶弹性体中所述
MXene/
纳米纤维素
/
聚多巴胺复合材料的添加量为
0.1
～
1wt
％
。3.
根据权利要求1所述的液晶弹性体，其特征在于：所述液晶聚合物包括聚丙烯酸酯液晶聚合物
、
单丙烯酸酯液晶与双丙烯酸酯液晶共聚的液晶聚合物
、
丙烯酸酯液晶与硫醇共聚的液晶聚合物中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的液晶弹性体，其特征在于：所述
MXene
与纳米纤维素的质量比为
1∶4.5
～
10
，所述聚多巴胺由多巴胺单体氧化自聚合得到，所述多巴胺单体与
MXene
的质量比为
1∶0.05
～
0.2。5.
权利要求1～4任一项所述的液晶弹性体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1
准备
MXene/
纳米纤维素
/
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，杨绍源，张思皓，马铜业，孙旺，胡亚丽，赵威，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：