【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水凝胶制备，尤其涉及一种快速凝胶化导电水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、柔性应变传感器已广泛应用于各个领域，包括人体健康监测、智能机器人、电子皮肤、人机交互、可穿戴设备等。可穿戴式传感器通常将机械变形转换为电信号的变化，以监测人类活动。近年来，含有大量水的交联三维网络聚合物水凝胶，因其在药物输送，人造组织和柔性电子传感器中的潜在应用而得到了很好的开发。其中，导电聚合物水凝胶因其具有导电性能、柔软的特性以及在可穿戴设备中的广阔前景，在过去十年中受到了广泛关注。
3、专利cn 108110234b(授权公告日：2020.03.06)公开了一种导电聚合物水凝胶及其制备方法与应用，其采用丙烯酸和苯胺作为共聚合单体，在惰性气体保护以及50℃水浴加热下进行共聚合反应0.5-5小时，得到一步法合成的聚丙烯酸掺杂聚苯胺稳定聚苯胺导电聚合物凝胶。该专利制备的并非柔性水凝胶，而且是将聚合物凝胶干燥后作为锂离子电池正极材料；此外，苯胺的毒性较大，安全性较低；且凝胶化的时间较长。
4、专利cn 110922611b(授权公告日：2022.04.12)公开了一种高强度导电且耐高低温的mxene水凝胶，该水凝胶是以水、保水剂、丙烯酰胺、丙烯酸、壳聚糖、mxene、硅交联剂sihx、引发剂和乙酸为原料制备得到的，其具有很好的耐高低温性能，
5、专利cn 114957806b(授权公告日：2023.04.25)公开了一种改性淀粉-聚丙烯酸可重复粘附导电水凝胶的制备方法和应用，其是将淀粉用马来酸酐酯化而得到的改性淀粉和丙烯酸单体在60～65℃下加热1～3h，在引发剂过硫酸铵的作用下进行自由基聚合而制备得到的。可见，该专利制备水凝胶的时间较长、温度较高。
6、从上述专利中可以看出，现有技术制备导电水凝胶存在聚合时间长、温度高、原料安全性低等问题，因此，如何提供一种能在室温快速凝胶且具有良好安全性、重复粘附性、耐低温性的导电水凝胶是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种快速凝胶化导电水凝胶及其制备方法和应用，该水凝胶同时具备优异导电性、良好安全性、稳定重复粘附性和耐低温能力以及室温快速凝胶化的特性。
2、第一方面，本专利技术提供了一种快速凝胶化导电水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
3、将硅藻土和单宁酸溶解于水中，搅拌制备单宁酸包覆硅藻土溶液；
4、向所述单宁酸包覆硅藻土溶液中加入氯化锌，搅拌均匀，然后加入丙烯酸和1-乙烯基-3-羧基咪唑离子液体搅拌均匀；
5、然后加入引发剂和交联剂，搅拌均匀后立即倒入模具中，在10～30s内进行快速凝胶化反应，即得。
6、优选的，所述硅藻土、单宁酸、氯化锌、丙烯酸、水的质量比为1：1～3：60～80：40～50：80～120。
7、优选的，将硅藻土和单宁酸溶解于水中，用0.5～2m tris溶液调节ph至7.5～9，然后搅拌制备单宁酸包覆硅藻土溶液。
8、优选的，所述搅拌制备单宁酸包覆硅藻土溶液步骤中，搅拌时间为2～5h，搅拌转速为300～500rpm。
9、优选的，所述加入氯化锌，搅拌均匀步骤中，搅拌时间为3～6h，搅拌转速为300～500rpm。
10、优选的，所述丙烯酸和1-乙烯基-3-羧基咪唑离子液体的质量比为3～5:1。
11、优选的，所述加入丙烯酸和1-乙烯基-3-羧基咪唑离子液体搅拌均匀步骤中，搅拌时间为10～30min，搅拌转速为300～500rpm。
12、优选的，所述引发剂选自过硫酸铵或过硫酸钾，所述交联剂选自n,n’-亚甲基双丙烯酰胺。
13、优选的，所述引发剂的添加量为丙烯酸质量的3～6wt％；所述交联剂的添加量为丙烯酸质量的1～3wt％。
14、第二方面，本专利技术提供了上述制备方法制备得到的快速凝胶化导电水凝胶。
15、第三方面，本专利技术提供了上述快速凝胶化导电水凝胶在制备电子皮肤、应变传感器、可穿戴电子设备中的应用。
16、与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益效果：
17、(1)本专利技术提供的水凝胶原料毒性低，安全性高，且制备方法非常简单，无需加热，仅在室温下即可完成导电水凝胶的制备过程，耗能低，而且凝胶化时间非常短，仅在40s内即可形成导电水凝胶，适合工业化生产；
18、(2)本专利技术备而得的水凝胶具有良好的导电性、重复粘附性和耐低温能力，能够作为柔性传感器进行应用，具备广阔的应用前景。
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1.一种快速凝胶化导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅藻土、单宁酸、氯化锌、丙烯酸、水的质量比为1：1～3：60～80：40～50：80～120；所述丙烯酸和1-乙烯基-3-羧基咪唑离子液体的质量比为3～5:1。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将硅藻土和单宁酸溶解于水中，用0.5～2M Tris溶液调节pH至7.5～9，然后搅拌制备单宁酸包覆硅藻土溶液。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌制备单宁酸包覆硅藻土溶液步骤中，搅拌时间为2～5h，搅拌转速为300～500rpm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加入氯化锌，搅拌均匀步骤中，搅拌时间为3～6h，搅拌转速为300～500rpm。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加入丙烯酸和1-乙烯基-3-羧基咪唑离子液体搅拌均匀步骤中，搅拌时间为10～30min，搅拌转速为300～500rpm。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂的添加量为丙烯酸质量的3～6wt％；所述交联剂的添加量为丙烯酸质量的1～3wt％。
9.如权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的快速凝胶化导电水凝胶。
10.如权利要求9所述的快速凝胶化导电水凝胶在制备电子皮肤、应变传感器、可穿戴电子设备中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种快速凝胶化导电水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅藻土、单宁酸、氯化锌、丙烯酸、水的质量比为1：1～3：60～80：40～50：80～120；所述丙烯酸和1-乙烯基-3-羧基咪唑离子液体的质量比为3～5:1。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将硅藻土和单宁酸溶解于水中，用0.5～2m tris溶液调节ph至7.5～9，然后搅拌制备单宁酸包覆硅藻土溶液。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌制备单宁酸包覆硅藻土溶液步骤中，搅拌时间为2～5h，搅拌转速为300～500rpm。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加入氯化锌，搅拌均匀步骤中，搅拌时间...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亚彬，刘佳伟，张炉青，巩鑫，张鸿菲，王昭然，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：
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