【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶及其制备方法，属于高分子水凝胶。
技术介绍
1、作为一种具有三维交联网络结构的新型高分子柔性材料，质地柔软、可拉伸的水凝胶在传感器、生物医用和人机界面等诸多领域均有应用。近年来，作为下一代柔性可穿戴设备的载体，粘附水凝胶受到了广泛关注。
2、凭借丰富的非共价相互作用，粘附水凝胶可以牢固地粘附在各类基底上。但是大多数水凝胶只在干燥环境下表现出良好的粘附性，在水下环境中，随着富含亲水性聚合物网络的水凝胶大尺度溶胀现象的发生，水分子会破坏水凝胶与基底之间的范德华力，导致水凝胶失去粘附能力。水下高粘附水凝胶一直以来都是本领域研究中的热点和难点。
3、具有水下粘附能力的水凝胶一般具备以下两个必要条件：1)水凝胶具备抗溶剂溶胀的能力；2)水凝胶中富含可以避免水与粘附界面发生大规模接触的疏水单元。研究者们对水凝胶的湿态粘附做了大量的研究，如，在dmso等有机溶剂或基于双三氟甲磺酰亚胺根的疏水离子液体中引入大量疏水单元制备有机凝胶；又如，在dmso/水或甘油/水的混合溶剂中引入疏水单体制备混合凝胶；通过溶剂置换法将富含疏水单元的有机凝胶置换成水凝胶。但是这些水下粘附凝胶的制备过程中，要么涉及到了具有生物安全隐患的有机凝胶；要么用到了处理时间长且浪费资源的溶剂置换法。因此，为了简化水下粘附水凝胶的制备过程，开发一种同时具有良好的抗溶胀性、水下粘韧性以及导电性的水凝胶对水凝胶的应用至关重要。
4、全氟苯和苯之间存在的极性-π相互作用被广泛应用于超分子化学领域构
5、葫芦[n]脲(cb[n])是一类大环化合物，通过甘脲与甲醛在酸性条件下催化缩合反应而制备。这个南瓜状的分子由极性的羰基构成了端口，由非极性的碳氢构成了疏水的内腔，具有稳固的刚性结构。由于葫芦[n]脲(n＝5,6,7,8,10)聚合度的不同而具有不同尺度的空腔，其疏水的内腔可以包结碳水化合物、质子化的烷基和芳氨分子，其极性的羰基端口能与金属离子配位。葫芦[n]脲已经成为第四代超分子主体，可以通过主客体相互作用提高极性-π相互作用的稳定性，广泛应用于分子识别、荧光调控和超分子构筑等领域。
6、将超分子相互作用引入到高分子水凝胶中，通过一种简便方法制备具有水下粘韧性的导电水凝胶在人机界面领域具有重要的研究价值，能够拓宽水凝胶的应用领域和湿粘附水凝胶的制备方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶及其制备方法。
2、本专利技术超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶同时具有抗溶胀能力、导电能力、韧性和水下粘附能力，水下粘附强度范围为22.55～139.62kpa，韧性范围(拉伸强度)为223.41～833.16kpa，电导率范围为0.019～0.251s/m，水中溶胀比为-0.03～0.02，最重要的是，本专利技术用简便的方法制得了同时具有抗溶胀能力、导电能力、韧性和水下粘附能力的水下粘韧性导电水凝胶，并且没有生物安全隐患，处理时间短。
3、本专利技术是通过如下技术方案实现的：
4、一种超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，该水凝胶是由亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐和苄基咪唑溴盐在葫芦[8]脲的存在下由光引发剂引发聚合得到的。
5、根据本专利技术优选的，所述五氟苄基咪唑溴盐的结构式如下式i所示，所述苄基咪唑溴盐的结构式如下式ii所示，
6、
7、根据本专利技术优选的，所述亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐、苄基咪唑溴盐的摩尔比为(0.1～145)：(0.1～10)：(0.1～10)。
8、进一步优选的，所述亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐、苄基咪唑溴盐的摩尔比为(14.5～105)：(0.1～5)：(0.1～5)。
9、根据本专利技术优选的，所述亲水性单体丙烯酸与葫芦[8]脲的摩尔比为(0.1～145)：(0.01～1)，进一步优选的，所述亲水性单体丙烯酸与葫芦[8]脲的摩尔比为(14.5～105)：(0.01～0.5)。
10、根据本专利技术优选的，所述光引发剂为α-酮戊二酸。
11、根据本专利技术优选的，所述光引发剂与亲水性单体丙烯酸的摩尔比为(0.01～0.6)：(0.1～145)。
12、进一步优选的，所述光引发剂与亲水性单体丙烯酸的摩尔比为(0.04～0.4)：(14.5～105)。
13、根据本专利技术优选的，所述五氟苄基咪唑溴盐是按如下方法制备得到：
14、将1-乙烯基咪唑、五氟苄基溴加入到乙腈中，在氮气环境中进行反应；反应完成后，将所得反应液倒入乙醚中进行沉淀，经过滤、洗涤、真空干燥，得到产物。
15、根据本专利技术优选的，所述1-乙烯基咪唑、五氟苄基溴的摩尔比为(10～35)：(10～30)；所述1-乙烯基咪唑的摩尔数与乙腈的体积之比(10～35)mmol：(10～50)ml。
16、根据本专利技术优选的，所述反应的温度为50～90℃，反应时间为8～48h；乙醚的加入量为反应液体积的5～15倍；真空干燥是在40～80℃下真空干燥12～48h。
17、根据本专利技术优选的，所述苄基咪唑溴盐是按如下方法制备得到：
18、将1-乙烯基咪唑、苄基溴加入到乙腈中，在氮气环境中进行反应；反应完成后，将所得反应液倒入乙醚中进行沉淀，经过滤、洗涤、真空干燥，得到产物。
19、根据本专利技术优选的，所述1-乙烯基咪唑、苄基溴的摩尔比为(10～35)：(10～30)；所述1-乙烯基咪唑的摩尔数与乙腈的体积之比(10～35)mmol：(10～50)ml。
20、根据本专利技术优选的，所述反应的温度为50～90℃，所述反应的时间为8～48h；所述乙醚的加入量为反应液体积的5～15倍；所述真空干燥是在40～80℃下真空干燥12～48h。
21、根据本专利技术，上述超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶的制备方法，包括步骤如下：
22、将亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐、苄基咪唑溴盐和葫芦[8]脲加入去离子水中搅拌均匀，得到混合液；在混合液中加入光引发剂后，进行抽空气-进氮气循环操作，然后进行聚合反应；将得到的水凝胶置于水中浸泡，即得到超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶。
23、根据本专利技术优选的，所述亲水性单体丙烯酸的摩尔数与去离子水的体积之比为(14.5～105)mmol：(0.1～10)ml。
24、根据本专利技术优选的，抽空气-进氮气循环操作次数为2-5次。
25、根据本专利技术优选的，所述光引发聚合反应的功率为10～100w，聚合反应的时间为10～120min。
26、根据本专利技术优选的，在水中浸泡时间为2～48h。
27、本专利技术的技术特点本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，该水凝胶是由亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐和苄基咪唑溴盐在葫芦[8]脲的存在下由光引发剂引发聚合得到的；
2.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐、苄基咪唑溴盐的摩尔比为(0.1～145)：(0.1～10)：(0.1～10)，优选的，所述亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐、苄基咪唑溴盐的摩尔比为(14.5～105)：(0.1～5)：(0.1～5)。
3.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述亲水性单体丙烯酸与葫芦[8]脲的摩尔比为(0.1～145)：(0.01～1)，优选的，所述亲水性单体丙烯酸与葫芦[8]脲的摩尔比为(14.5～105)：(0.01～0.5)。
4.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述光引发剂为α-酮戊二酸。
5.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述光引发剂与亲水性单体丙烯酸的摩尔比为
6.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述五氟苄基咪唑溴盐是按如下方法制备得到：
7.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述苄基咪唑溴盐是按如下方法制备得到：
8.权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶的制备方法，包括步骤如下：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述亲水性单体丙烯酸的摩尔数与去离子水的体积之比为(14.5～105)mmol：(0.1～10)mL，抽空气-进氮气循环操作次数为2-5次，所述光引发聚合反应的功率为10～100W，聚合反应的时间为10～120min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在水中浸泡时间为2～48h。
...【技术特征摘要】
1.一种超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，该水凝胶是由亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐和苄基咪唑溴盐在葫芦[8]脲的存在下由光引发剂引发聚合得到的；
2.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐、苄基咪唑溴盐的摩尔比为(0.1～145)：(0.1～10)：(0.1～10)，优选的，所述亲水性单体丙烯酸、五氟苄基咪唑溴盐、苄基咪唑溴盐的摩尔比为(14.5～105)：(0.1～5)：(0.1～5)。
3.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述亲水性单体丙烯酸与葫芦[8]脲的摩尔比为(0.1～145)：(0.01～1)，优选的，所述亲水性单体丙烯酸与葫芦[8]脲的摩尔比为(14.5～105)：(0.01～0.5)。
4.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下粘韧性导电水凝胶，其特征在于，所述光引发剂为α-酮戊二酸。
5.根据权利要求1所述的超分子相互作用的水下...
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