【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，属于先进功能凝胶及其制备领域。
技术介绍
1、水凝胶是一种含有大量水分同时通过化学交联或物理缠结形成的三维网状结构的高分子均质材料。然而，对于这些均质水凝胶来说，同时满足进一步结构控制和不同应用的需求是具有挑战性的。作为一种非均相水凝胶，三明治夹层结构水凝胶已成为水凝胶的一个重要而新颖的分支。三明治夹层结构水凝胶具有许多优异的性能，如高电导率、独特的复合物内部结构，以及对刺激的卓越反应。此外，三明治夹层结构水凝胶的内部结构很复杂，不同的层可以由不同的物质或方法制备，以独立地表现出不同的物理和化学性质。
2、目前，三明治夹层结构水凝胶的制备方法比较单一，通常使用层层自组装法以及离子诱导焊接法。因此，制备三明治夹层结构水凝胶仍然面临以下问题：（1）构建过程逐层进行，操作繁琐，不利于夹层结构水凝胶的构建；（2）三明治夹层结构水凝胶中内层的厚度不能灵活调整。因此，解决三明治夹层结构水凝胶在制备方法上的问题已经成为迫切需求。
3、针对以上问题，本专利技术选用导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸分散液、丙烯酰胺、3- [n,n-二甲基- [2- (2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐和甘油作为制备三明治夹层结构水凝胶的原料，实现了一步法制备内层厚度可调的三明治夹层结构水凝胶。通过调节3- [n,n-二甲基- [2- (2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐的固含量，有效削弱聚(3,4-乙烯二氧噻吩)和聚苯乙烯磺
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，改善了三明治夹层结构水凝胶逐层进行、操作繁琐、内层厚度不能灵活调节等制备上的问题，实现了一步法制备内层厚度可调的高电导率三明治夹层结构水凝胶，电导率达到511.29 ms/cm。
2、本专利技术为解决现有技术问题具体采用如下技术方案：
3、一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征按照如下步骤进行：
4、步骤1、将甘油和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸分散液加入烧杯中，室温搅拌得到混合溶液；
5、步骤2、将丙烯酰胺和3- [n,n-二甲基- [2- (2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐加入步骤1得到的混合溶液中，室温搅拌均匀；
6、 步骤3、向步骤2得到的混合液中加入n' n-亚甲基双丙烯酰胺交联剂和过硫酸钾引发剂，快速搅拌3 min；
7、步骤4、将步骤3得到的混合液灌入模具中，将模具置于60 ℃烘箱中聚合4h以获得三明治夹层结构水凝胶。
8、优选的是，步骤1中所述的甘油的质量、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的分散溶液的质量比为0～50：100。
9、优选的是，步骤2中所述的丙烯酰胺的质量占甘油和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的分散溶液总质量的15~60%。
10、优选的是，步骤2中所述的3- [n,n-二甲基- [2- (2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐的质量占甘油和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的分散溶液总质量的0~20%。
11、优选的是，步骤3中所述的n' n-亚甲基双丙烯酰胺交联剂摩尔量为丙烯酰胺的0.01~0.1%。
12、优选的是，步骤3中所述的过硫酸铵引发剂质量为摩尔量为丙烯酰胺的0. 1~1%。
13、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
14、1）本专利技术选用导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸分散液、丙烯酰胺、3- [n,n-二甲基- [2- (2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐和甘油作为制备三明治夹层结构水凝胶的原料，实现了一步法制备内层厚度可调的三明治夹层结构水凝胶。
15、2）本专利技术使用丙烯酰胺为单体，通过调控丙烯酰胺的固含量，提高体系内亲水性单体含量，从而引发亲水性丙烯酰胺与疏水性聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的宏观相分离，实现一步法制备内层厚度和电导率可调的三明治夹层结构水凝胶。
16、3）本专利技术使用3- [n,n-二甲基- [2- (2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐为共聚单体，通过调节3- [n,n-二甲基- [2- (2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐的固含量，有效削弱聚(3,4-乙烯二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸的静电相互作用，使聚(3,4-乙烯二氧噻吩)分散在溶液中，改变聚(3,4-乙烯二氧噻吩)构象，促进聚(3,4-乙烯二氧噻吩)向中间层富集从而形成夹层结构水凝胶，提高电导率。
17、4）本专利技术使用甘油作为溶剂，避免了凝胶因溶剂蒸发引起的性能下降及零下温度条件下因结冰而凝固，提高水凝胶的环境稳定性。
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1.一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征按照如下步骤进行：
2.根据权利要求1一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征在于，步骤1中所述的甘油和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸分散液的质量比为0～50：100。
3.根据权利要求1一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征在于，步骤2中所述丙烯酰胺的质量占甘油和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的分散溶液总质量的15~60%。
4.根据权利要求1一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征在于，步骤2中所述3- [N,N-二甲基- [2- (2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐的质量占甘油和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的分散溶液总质量的0~20%。
5.根据权利要求1一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征在于，步骤3中所述的N' N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂摩尔量为丙烯酰胺的0.01~0.1%。
6.根据权利要求1一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征按照如下步骤进行：
2.根据权利要求1一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征在于，步骤1中所述的甘油和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸分散液的质量比为0～50：100。
3.根据权利要求1一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶的方法，其特征在于，步骤2中所述丙烯酰胺的质量占甘油和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的分散溶液总质量的15~60%。
4.根据权利要求1一步法制备三明治夹层结构高电导率水凝胶...
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